機(jī)械工程免費(fèi)的

1、研制：研制：1-1 1-1 概概 述述 1-3 1-3 機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算1-2 1-2 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件的機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件的 工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)器機(jī)器(Machine)(Machine) 主要是指機(jī)械裝置。如電動(dòng)、主要是指機(jī)械裝置。如電動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、汽車、火車、飛機(jī)、輪船、起重運(yùn)內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、汽車、火車、飛機(jī)、輪船、起重運(yùn)機(jī)械、冶金礦山機(jī)械、輕紡食品機(jī)械等等。機(jī)械、冶金礦山機(jī)械、輕紡食品機(jī)械等等。 機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)(Machine Design)(Machine Design) 即為各種機(jī)械即為各種機(jī)械 裝置的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)

2、是為了滿足機(jī)器的某些特定裝置的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)是為了滿足機(jī)器的某些特定功能而進(jìn)行的創(chuàng)造性過(guò)程，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的勞動(dòng)，功能而進(jìn)行的創(chuàng)造性過(guò)程，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的勞動(dòng)，設(shè)計(jì)的本質(zhì)在于創(chuàng)新。本課程主要介紹機(jī)械設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的本質(zhì)在于創(chuàng)新。本課程主要介紹機(jī)械設(shè)計(jì)中的一些基礎(chǔ)知識(shí)。的一些基礎(chǔ)知識(shí)。機(jī)械（機(jī)械（Machinery)Machinery) 是機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱。是機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱。 1-1 1-1 概概 述述 內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)指指南南車車破破碎碎機(jī)機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究對(duì)象機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究對(duì)象機(jī)械。如：機(jī)械。如：帶 式 運(yùn) 輸 機(jī)運(yùn)輸帶電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器減速器減速器帶帶 傳傳 動(dòng)動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)

3、蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接軸軸鍵鍵 聯(lián)聯(lián) 接接軸承軸承聯(lián)軸器聯(lián)軸器通用機(jī)械零部件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)計(jì)算通用機(jī)械零部件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究?jī)?nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究?jī)?nèi)容：鏈鏈 傳傳 動(dòng)動(dòng)通用的零通用的零部件系指部件系指?jìng)鲃?dòng)傳動(dòng)零件零件軸類軸類零件零件聯(lián)接聯(lián)接零件零件蝸桿傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)齒齒輪輪傳傳動(dòng)動(dòng)鏈鏈 傳傳 動(dòng)動(dòng)vv主動(dòng)輪1傳動(dòng)帶3從動(dòng)輪2n2n11 12 2帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接鍵鍵聯(lián)聯(lián)接接花花鍵鍵聯(lián)聯(lián)接接滾動(dòng)軸承半聯(lián)軸器 鍵齒輪滾動(dòng)軸承軸套筒套筒軸系零部件設(shè)計(jì)軸系零部件設(shè)計(jì)軸滾滾動(dòng)動(dòng)軸軸承承軸系結(jié)構(gòu)分析軸系結(jié)構(gòu)分析聯(lián)軸器聯(lián)軸器半聯(lián)軸器螺栓聯(lián)接柱

4、銷彈性套半聯(lián)軸器5 5其他要求：環(huán)保、噪音、外觀等其他要求：環(huán)保、噪音、外觀等一機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求一機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1 1實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，工作可靠；實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，工作可靠；2 2經(jīng)濟(jì)性好：設(shè)計(jì)和制造周期短、成本低，產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性好：設(shè)計(jì)和制造周期短、成本低，產(chǎn)品生產(chǎn) 效率高、能耗低維護(hù)管理費(fèi)用少效率高、能耗低維護(hù)管理費(fèi)用少；3 3操作方便，運(yùn)行安全；操作方便，運(yùn)行安全；4 4標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高：以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，提高標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高：以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，提高 產(chǎn)品質(zhì)量；產(chǎn)品質(zhì)量；1-2 1-2 機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件、機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則的工作能力和計(jì)算

5、準(zhǔn)則 二機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則二機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則 一）一）機(jī)械零件的工作能力機(jī)械零件的工作能力零件的工作能力零件的工作能力 是指在一定的運(yùn)動(dòng)、載荷和環(huán)境情況下是指在一定的運(yùn)動(dòng)、載荷和環(huán)境情況下，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。二）機(jī)械零件的主要失效形式：二）機(jī)械零件的主要失效形式： 過(guò)大彈性變形過(guò)大彈性變形零件的剛度不夠引起零件的剛度不夠引起塑性變形塑性變形工作應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限工作應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限S S引起引起2 2變形變形疲勞斷裂疲勞斷裂工作應(yīng)力超過(guò)零件的疲勞極限工作應(yīng)力超過(guò)零件的疲勞極限r(nóng) r引起引

6、起過(guò)載斷裂過(guò)載斷裂工作應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限工作應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限B B引起引起1 1斷裂斷裂壓潰、過(guò)度磨損壓潰、過(guò)度磨損零件接觸表面上的壓應(yīng)力零件接觸表面上的壓應(yīng)力p p過(guò)大過(guò)大膠膠 合合 零件工作溫升零件工作溫升t t過(guò)高引起過(guò)高引起表面疲勞損壞表面疲勞損壞零件表面接觸應(yīng)力零件表面接觸應(yīng)力H過(guò)大引起過(guò)大引起 3 3表面表面 失效失效 計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則 用于計(jì)算并確定零件基本尺寸的主要依用于計(jì)算并確定零件基本尺寸的主要依據(jù)。對(duì)于具體的零件，應(yīng)根據(jù)它們的主要失效形式，采用據(jù)。對(duì)于具體的零件，應(yīng)根據(jù)它們的主要失效形式，采用相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：

7、三）機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則三）機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則1 1強(qiáng)度準(zhǔn)則性強(qiáng)度準(zhǔn)則性 針對(duì)零件斷裂、塑性變形或表面疲勞針對(duì)零件斷裂、塑性變形或表面疲勞 損壞失效損壞失效強(qiáng)度強(qiáng)度 指零件在載荷作用下抵抗斷裂或塑性變形的能力。強(qiáng)指零件在載荷作用下抵抗斷裂或塑性變形的能力。強(qiáng)度是保證零件工作能力的最基本要求。若零件的強(qiáng)度不夠，不度是保證零件工作能力的最基本要求。若零件的強(qiáng)度不夠，不僅因?yàn)榱慵氖箼C(jī)械不能正常工作，還可能導(dǎo)致安全事故。僅因?yàn)榱慵氖箼C(jī)械不能正常工作，還可能導(dǎo)致安全事故。強(qiáng)度的計(jì)算準(zhǔn)則為：強(qiáng)度的計(jì)算準(zhǔn)則為： MPa MPa 或或 針對(duì)斷裂或塑性變形針對(duì)斷裂或塑性變形 H H H H 針對(duì)表面疲

8、勞損壞針對(duì)表面疲勞損壞2 2剛度準(zhǔn)則剛度準(zhǔn)則 針對(duì)過(guò)大彈性變形針對(duì)過(guò)大彈性變形剛度剛度 指零件在一定載荷作用下抵抗過(guò)大彈性變形的能力。指零件在一定載荷作用下抵抗過(guò)大彈性變形的能力。剛度是保證機(jī)正常工作，提高機(jī)床加工產(chǎn)品質(zhì)量的基本要求。剛度是保證機(jī)正常工作，提高機(jī)床加工產(chǎn)品質(zhì)量的基本要求。剛度的計(jì)算準(zhǔn)則為剛度的計(jì)算準(zhǔn)則為:y y :y y ； ； 式中，式中，y y、和和 分別為零件工作時(shí)的撓度、偏轉(zhuǎn)角分別為零件工作時(shí)的撓度、偏轉(zhuǎn)角 和扭轉(zhuǎn)角；和扭轉(zhuǎn)角； 3 3耐磨性準(zhǔn)則耐磨性準(zhǔn)則 針對(duì)過(guò)度磨損、膠合破壞針對(duì)過(guò)度磨損、膠合破壞耐磨性耐磨性指零件在載荷作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩零件接觸界的抗磨指零件在載荷

9、作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩零件接觸界的抗磨損面能力。耐磨性是保證有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件正常工作的基本要損面能力。耐磨性是保證有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件正常工作的基本要求。其驗(yàn)算式為：求。其驗(yàn)算式為：p p p p 防止過(guò)度磨損防止過(guò)度磨損 pv pvpv pv 防止膠合破壞防止膠合破壞 計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則 4 4振動(dòng)和噪聲準(zhǔn)則振動(dòng)和噪聲準(zhǔn)則 針對(duì)高速機(jī)械的振動(dòng)失穩(wěn)針對(duì)高速機(jī)械的振動(dòng)失穩(wěn)（即共振）當(dāng)零件的固有振動(dòng)頻率（即共振）當(dāng)零件的固有振動(dòng)頻率f f等于或趨近于零件的等于或趨近于零件的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率強(qiáng)迫振動(dòng)頻率f f p p時(shí)，將產(chǎn)生共振。這不僅影響機(jī)械正常時(shí)，將產(chǎn)生共振。這不僅影響機(jī)械正常工作，甚至造成破壞性事故，而振

10、動(dòng)又是產(chǎn)生噪聲的主要工作，甚至造成破壞性事故，而振動(dòng)又是產(chǎn)生噪聲的主要原因。原因。防止共振的條件為：防止共振的條件為：f f p p 0 087 f 87 f 或或 f f p p 1 118 f18 f式中，式中，f f 零件的固有振動(dòng)頻率，取決于零件的質(zhì)量和零件的固有振動(dòng)頻率，取決于零件的質(zhì)量和 剛度剛度 f f p p 零件受激振源作用引起的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率零件受激振源作用引起的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則 機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求很多，但強(qiáng)度要求是所有機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求很多，但強(qiáng)度要求是所有零件都必須滿足的首要條件，而強(qiáng)度計(jì)算必需確定零件都必須滿足的首要條件，而強(qiáng)度計(jì)算必需確定作用于零件上的

11、載荷和應(yīng)力。作用于零件上的載荷和應(yīng)力。一載荷和應(yīng)力的類型一載荷和應(yīng)力的類型一）載荷一）載荷靜載荷靜載荷 大小和方向均不隨時(shí)間變化的載荷大小和方向均不隨時(shí)間變化的載荷變載荷變載荷 大小或方向隨時(shí)間變化的載荷大小或方向隨時(shí)間變化的載荷靜應(yīng)力靜應(yīng)力 大小和方向均不隨時(shí)間變化（或變大小和方向均不隨時(shí)間變化（或變 化極緩慢）的應(yīng)力化極緩慢）的應(yīng)力變應(yīng)力變應(yīng)力 大小和方向，或大小或方向隨時(shí)大小和方向，或大小或方向隨時(shí) 變化的應(yīng)力變化的應(yīng)力 二）應(yīng)力二）應(yīng)力1-3 1-3 機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算2 2變應(yīng)力參數(shù)及典型變應(yīng)力變應(yīng)力參數(shù)及典型變應(yīng)力1 1）變應(yīng)力參數(shù)：）變應(yīng)力參數(shù)：最大應(yīng)力：最大應(yīng)

12、力：maxmax 最小最小應(yīng)力：應(yīng)力：minmin應(yīng)力循環(huán)特征：用來(lái)表示應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)特征：用來(lái)表示應(yīng)力的變化情況變化情況 =minmin/maxmax2 2）典型變應(yīng)力及應(yīng)力循環(huán)特征）典型變應(yīng)力及應(yīng)力循環(huán)特征平均平均應(yīng)力：應(yīng)力：2minmaxm2minmaxm應(yīng)力幅：應(yīng)力幅：maxmaxmminaat t一載荷和應(yīng)力的類型一載荷和應(yīng)力的類型應(yīng)力類型應(yīng)力類型a）靜應(yīng)力：）靜應(yīng)力：= +1 變應(yīng)力特例變應(yīng)力特例b）非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力）非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 在（在（+1-1）間變化）間變化maxmaxmminaat tt t =常數(shù)常數(shù)c）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力= -1t tamaxmaxmin

13、d）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力= 0t taamaxmaxm一載荷和應(yīng)力的類型一載荷和應(yīng)力的類型二機(jī)械零件的失效形式及強(qiáng)度條件式二機(jī)械零件的失效形式及強(qiáng)度條件式靜應(yīng)力作用下靜應(yīng)力作用下過(guò)載斷裂、塑性變形過(guò)載斷裂、塑性變形 二）二）零件強(qiáng)度條件式：零件強(qiáng)度條件式： = = limlim / / S S 材料的極限應(yīng)力材料的極限應(yīng)力安全系數(shù)安全系數(shù)脆性材料制造的零件：脆性材料制造的零件：lim =b 塑性材料制造的零件：塑性材料制造的零件：lim =S 1 1靜應(yīng)力作用下靜應(yīng)力作用下 零件極限應(yīng)力零件極限應(yīng)力 2 2變應(yīng)力作用下零件變應(yīng)力作用下零件限應(yīng)力限應(yīng)力 limlim = = NN疲勞極

14、限疲勞極限一）零件的失效形式一）零件的失效形式變應(yīng)力作用下變應(yīng)力作用下疲勞破壞約占零件損壞事故中疲勞破壞約占零件損壞事故中的的80% 80% 。 3. 3.安全系數(shù)安全系數(shù)S S的取值對(duì)零件的結(jié)構(gòu)尺寸、工作可靠性均的取值對(duì)零件的結(jié)構(gòu)尺寸、工作可靠性均有影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的重要性、零件材料的質(zhì)量、栽有影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的重要性、零件材料的質(zhì)量、栽荷計(jì)算準(zhǔn)確性等方面，合理選取，具體數(shù)值可參考設(shè)計(jì)資料。荷計(jì)算準(zhǔn)確性等方面，合理選取，具體數(shù)值可參考設(shè)計(jì)資料。(1) 零件損壞機(jī)理零件損壞機(jī)理靜應(yīng)力作用下：靜應(yīng)力作用下： 危險(xiǎn)剖面塑性變形或斷裂危險(xiǎn)剖面塑性變形或斷裂變應(yīng)力作用下：變應(yīng)力作用下： 疲

15、勞斷裂疲勞斷裂零件表面應(yīng)力超過(guò)極限值零件表面應(yīng)力超過(guò)極限值微裂紋微裂紋擴(kuò)展擴(kuò)展斷裂斷裂(2) 極限應(yīng)力極限應(yīng)力靜應(yīng)力極限應(yīng)力：靜應(yīng)力極限應(yīng)力： 與材料性能有關(guān)與材料性能有關(guān)變應(yīng)力疲勞極限：變應(yīng)力疲勞極限： 與材料有關(guān)外，還與與材料有關(guān)外，還與循環(huán)特征循環(huán)特征r r 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N 有關(guān)有關(guān) 應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)三三) 零件損壞機(jī)理零件損壞機(jī)理三三機(jī)械零件機(jī)械零件材料材料的的疲勞極限疲勞極限描述描述應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N N和疲勞極限和疲勞極限NN間關(guān)系的曲線，其橫坐標(biāo)為間關(guān)系的曲線，其橫坐標(biāo)為應(yīng)力循環(huán)次應(yīng)力循環(huán)次數(shù)數(shù)N N，縱坐標(biāo)為縱坐標(biāo)

16、為疲勞極限疲勞極限NN疲勞曲線疲勞曲線無(wú)限壽命區(qū)無(wú)限壽命區(qū)有限壽命區(qū)有限壽命區(qū)N0N1N1N2N2NN NN0 一一） N N 疲勞曲線疲勞曲線（等等應(yīng)力循環(huán)特征應(yīng)力循環(huán)特征的不等壽命的不等壽命N N曲線）曲線）)NN(CNDmrNDD點(diǎn)以后的疲勞曲線呈一水點(diǎn)以后的疲勞曲線呈一水平線，代表著無(wú)限壽命區(qū)，平線，代表著無(wú)限壽命區(qū)，其方程為：其方程為： )DrrNNN （ 由于由于N ND D很大，所以在作疲勞試驗(yàn)時(shí)，常規(guī)定一個(gè)很大，所以在作疲勞試驗(yàn)時(shí)，常規(guī)定一個(gè)循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)N N0 0( (稱為循環(huán)基數(shù)稱為循環(huán)基數(shù)) )，用，用N N0 0及其相對(duì)應(yīng)的疲及其相對(duì)應(yīng)的疲勞極限勞極限r(nóng) r來(lái)近似代

17、表來(lái)近似代表N ND D和和 rr，于是有：，于是有：機(jī)械零件的疲勞大多發(fā)生在N曲線D D點(diǎn)以前點(diǎn)以前，可用下式描述：CNN0mrmrN有限壽命區(qū)間內(nèi)循環(huán)次數(shù)有限壽命區(qū)間內(nèi)循環(huán)次數(shù)N N與疲勞極限與疲勞極限r(nóng)N的關(guān)系為：的關(guān)系為：式中，式中， r r、N0及及m的值由材料試驗(yàn)確定。的值由材料試驗(yàn)確定。m0rrNNN0mrNrNNN應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N = 60 n th 每轉(zhuǎn)受栽次數(shù)每轉(zhuǎn)受栽次數(shù)使用壽命（使用壽命（h）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)速（r/min）用用疲勞曲線求取疲勞曲線求取疲勞極限疲勞極限NN的方法的方法無(wú)限壽命區(qū)無(wú)限壽命區(qū)（NNNN0 0） 疲勞極限：疲勞極限：NN = = ， k kN

18、N = 1 = 1rNmrrNKNN0k kN N 壽命系數(shù)壽命系數(shù)有限壽命區(qū)（有限壽命區(qū)（N NN N0 0) )疲勞極限疲勞極限: :二）極限應(yīng)力線圖（等壽命疲勞曲線）二）極限應(yīng)力線圖（等壽命疲勞曲線） 機(jī)械零件材料的疲勞特性除用機(jī)械零件材料的疲勞特性除用 N N曲線表示外曲線表示外，還可用等壽命曲還可用等壽命曲線來(lái)描述。該曲線表達(dá)了不同應(yīng)力比時(shí)疲勞極限的特性。線來(lái)描述。該曲線表達(dá)了不同應(yīng)力比時(shí)疲勞極限的特性。在工程應(yīng)用中，常將等壽命曲線用直線來(lái)近似替代。在工程應(yīng)用中，常將等壽命曲線用直線來(lái)近似替代。用用A A C C折線表示零件材料的極限應(yīng)力線圖是其中一種近似方法。折線表示零件材料的極限

19、應(yīng)力線圖是其中一種近似方法。A A 直線的方程為：直線的方程為：ma1smaC C 直線的方程為：直線的方程為：0012為試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材為試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材料常數(shù)，其值由試驗(yàn)及下式?jīng)Q定：料常數(shù)，其值由試驗(yàn)及下式?jīng)Q定：對(duì)于碳鋼，對(duì)于碳鋼， 0.10.10.20.2，對(duì)于合金鋼，對(duì)于合金鋼， 0.20.20.30.3。極限應(yīng)力線圖極限應(yīng)力線圖材料的疲勞特性不同應(yīng)力循環(huán)特征不同應(yīng)力循環(huán)特征 r 時(shí)的疲勞極限時(shí)的疲勞極限材料的極限應(yīng)力材料的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖r已知材料的機(jī)械性能已知材料的機(jī)械性能)(01bSr可作可作簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)圖折線折線ADGADG上任一點(diǎn)，表示在上任一點(diǎn)，表示在 不同不同

20、r r 時(shí)的疲勞極限時(shí)的疲勞極限對(duì)于對(duì)于n n 點(diǎn)點(diǎn) ( (工作應(yīng)力為工作應(yīng)力為和和am)tgtgrmamaamam11/1/1應(yīng)力循環(huán)特征：應(yīng)力循環(huán)特征：對(duì)應(yīng)的疲勞極限：對(duì)應(yīng)的疲勞極限：)()(1mamaamr等效系數(shù)等效系數(shù)0012零件的極限應(yīng)力圖還應(yīng)考慮應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)的影響零件的極限應(yīng)力圖還應(yīng)考慮應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)的影響應(yīng)力集中：零件剖面幾何形狀突變處疲勞極限降低應(yīng)力集中：零件剖面幾何形狀突變處疲勞極限降低)(KK用應(yīng)力集中系數(shù)用應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)考慮來(lái)考慮絕對(duì)尺寸：剖面絕對(duì)尺寸大、出現(xiàn)缺陷概率大、疲勞極限降低絕對(duì)尺寸：剖面絕對(duì)尺寸大、出現(xiàn)缺陷概率大、疲勞極限降低用絕

21、對(duì)尺寸系數(shù)用絕對(duì)尺寸系數(shù)來(lái)考慮來(lái)考慮)(表面狀態(tài)表面狀態(tài)：表面光滑或強(qiáng)化處理、能提高疲勞極限：表面光滑或強(qiáng)化處理、能提高疲勞極限用用表面狀態(tài)表面狀態(tài)系數(shù)系數(shù)來(lái)考慮來(lái)考慮KKD)(綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)或或考慮各因素影響考慮各因素影響KKD)(機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算1 1四.機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一）零件的極限應(yīng)力線圖一）零件的極限應(yīng)力線圖 由于零件幾何形狀的變化、尺寸大小、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等的由于零件幾何形狀的變化、尺寸大小、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等的影響，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。影響，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。 以彎曲疲勞極限的綜合

22、影響系數(shù)以彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)表示材料對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極表示材料對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限限-1-1與零件對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限與零件對(duì)稱循環(huán)彎曲疲勞極限-1e-1e的比值，即的比值，即e11K在不對(duì)稱循環(huán)時(shí)，在不對(duì)稱循環(huán)時(shí)，是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值。是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值。 將零件材料的極限應(yīng)力線圖將零件材料的極限應(yīng)力線圖中的直線中的直線ADG 按比例向下移，按比例向下移，成為右圖所示的直線成為右圖所示的直線ADG，而極，而極限應(yīng)力曲線的限應(yīng)力曲線的 CG 部分，由于是部分，由于是按照靜應(yīng)力的要求來(lái)考慮的，故按照靜應(yīng)力的要求來(lái)考慮的，故不須進(jìn)行修正。這樣就得到了零不須進(jìn)行修正。這樣就

23、得到了零件的極限應(yīng)力線圖。件的極限應(yīng)力線圖。 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算2 2機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算二）單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算二）單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)零件危險(xiǎn)截面上的進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)零件危險(xiǎn)截面上的 max max 及及 minmin確確定平均應(yīng)力定平均應(yīng)力m m與應(yīng)力幅與應(yīng)力幅a a，然后，在極限應(yīng)力線圖的坐標(biāo)中標(biāo)示出相應(yīng)工作，然后，在極限應(yīng)力線圖的坐標(biāo)中標(biāo)示出相應(yīng)工作應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)力點(diǎn)M M或或N N。 根據(jù)零件工作時(shí)所受的約束來(lái)確定應(yīng)力可能發(fā)生的變化規(guī)律，從而決根據(jù)零件工作時(shí)所受的約束來(lái)確定應(yīng)力可能發(fā)生的變化規(guī)

24、律，從而決定以哪一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示極限應(yīng)力。定以哪一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示極限應(yīng)力。機(jī)械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種：機(jī)械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種： 應(yīng)力比為常數(shù)：應(yīng)力比為常數(shù)：r=Cr=C 平均應(yīng)力為常數(shù)平均應(yīng)力為常數(shù)m m=C=C 最小應(yīng)力為常數(shù)最小應(yīng)力為常數(shù)minmin=C=C相應(yīng)的疲勞極限應(yīng)力應(yīng)是極限應(yīng)力相應(yīng)的疲勞極限應(yīng)力應(yīng)是極限應(yīng)力曲線上的某一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力。曲線上的某一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力。),(am計(jì)算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為：計(jì)算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為：SSamammaxmaxca單向應(yīng)力狀態(tài)下的安全系數(shù)（當(dāng)常數(shù)時(shí)）單向應(yīng)力狀態(tài)下的安全系數(shù)（當(dāng)常數(shù)時(shí)）安全系數(shù)定義

25、：安全系數(shù)定義：caSlim對(duì)于塑性材料對(duì)于塑性材料)(1SKSmaD)()(1001SSr即即時(shí)時(shí))()(1001SSr即即時(shí)時(shí))(SSmaS以上正應(yīng)力公式，用以上正應(yīng)力公式，用替代替代則對(duì)剪應(yīng)力同樣適用則對(duì)剪應(yīng)力同樣適用當(dāng)應(yīng)力在疲勞破壞區(qū)當(dāng)應(yīng)力在疲勞破壞區(qū)當(dāng)應(yīng)力在靜強(qiáng)度區(qū)當(dāng)應(yīng)力在靜強(qiáng)度區(qū)例有一熱軋合金鋼零件，其材料的抗彎疲勞極限：658MPa，400MPa，屈服極限189Mpa，應(yīng)力幅為129Mpa ，零件的應(yīng)力集中系數(shù)1.26，尺寸系數(shù)如取安全系數(shù)Smin1.5，核驗(yàn)此零件是否安全。 658MPa，780MPa，所承受的彎曲變應(yīng)力0.78，表面狀態(tài)系數(shù)1。解：(1)(2)因(3)(4)故

26、得因此，該零件安全。零件產(chǎn)生疲勞破壞零件產(chǎn)生疲勞破壞4 4機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算四）雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算四）雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)零件上同時(shí)作用有同相位的穩(wěn)定對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力當(dāng)零件上同時(shí)作用有同相位的穩(wěn)定對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力s sa a 和和t ta a時(shí)，由實(shí)驗(yàn)得出的時(shí)，由實(shí)驗(yàn)得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為：極限應(yīng)力關(guān)系式為：12e1a2e1a式中式中 t ta a及及s sa a為同時(shí)作用的切向及法向應(yīng)力為同時(shí)作用的切向及法向應(yīng)力幅的極限值幅的極限值。若作用于零件上的應(yīng)力幅若作用于零件上的應(yīng)力幅s sa a及及t ta a如圖中如圖中M M點(diǎn)表示，則由于此工作應(yīng)力

27、點(diǎn)在點(diǎn)表示，則由于此工作應(yīng)力點(diǎn)在極限以內(nèi)，未達(dá)到極限條件，因而是安全的。極限以內(nèi)，未達(dá)到極限條件，因而是安全的。 由于是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即由于是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力?；【€為最大應(yīng)力。弧線 AMB AMB 上任何一個(gè)點(diǎn)即代上任何一個(gè)點(diǎn)即代表一對(duì)極限應(yīng)力表一對(duì)極限應(yīng)力a a及及a a。計(jì)算安全系數(shù)：計(jì)算安全系數(shù)：22caSSSSOMOMS機(jī)機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度 當(dāng)兩零件以點(diǎn)、線相接處時(shí)，其接觸的局部會(huì)引起較大的應(yīng)力。這當(dāng)兩零件以點(diǎn)、線相接處時(shí)，其接觸的局部會(huì)引起較大的應(yīng)力。這局部的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。局部的應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。 接觸應(yīng)力是不同

28、于以往所學(xué)過(guò)的擠壓應(yīng)力的。擠壓應(yīng)力是面接觸引接觸應(yīng)力是不同于以往所學(xué)過(guò)的擠壓應(yīng)力的。擠壓應(yīng)力是面接觸引起的應(yīng)力，是二向應(yīng)力狀態(tài)，而接觸應(yīng)力是三向應(yīng)力狀態(tài)。接觸應(yīng)力的特起的應(yīng)力，是二向應(yīng)力狀態(tài)，而接觸應(yīng)力是三向應(yīng)力狀態(tài)。接觸應(yīng)力的特點(diǎn)是：僅在局部很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。點(diǎn)是：僅在局部很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。22212121H1111EEBF 式中式中1 1和和2 2 分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑, , 其中正其中正號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸。號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸。對(duì)于線接觸的情況，其接觸應(yīng)力對(duì)于線接觸的情況，其接觸應(yīng)力可用赫茲應(yīng)力公式計(jì)算

29、?？捎煤掌潙?yīng)力公式計(jì)算。式中：為綜合曲率半徑；、分別為兩圓柱體的曲率半徑(mm)，其中、“號(hào)分別用于外接觸和內(nèi)接觸；、分別為兩圓柱體材料的彈性模量(Mpa)； 、分別為兩圓柱體材料的泊桑比。1-4 1-4 機(jī)械設(shè)計(jì)中的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題機(jī)械設(shè)計(jì)中的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題一、機(jī)械中的摩擦一、機(jī)械中的摩擦 、干摩擦：表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑或、干摩擦：表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦，摩擦保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦，摩擦系數(shù)一般大于系數(shù)一般大于0.1 0.1 、邊界摩擦：表面間被極薄的潤(rùn)、邊界摩擦：表面間被極薄的潤(rùn)滑膜所隔開(kāi)，且摩擦性質(zhì)與潤(rùn)滑劑滑膜所隔開(kāi)，且摩擦性質(zhì)與潤(rùn)滑劑的粘度無(wú)關(guān)而取決于兩表面的特性的粘度無(wú)關(guān)而取決于兩表面的特性和潤(rùn)滑油油性的摩擦，摩擦系數(shù)約和潤(rùn)滑油油性的摩擦，摩擦系數(shù)約在在0.010.010.1 0.1 、流體摩擦：表面間的潤(rùn)滑膜把、流體摩擦：表面間的潤(rùn)滑膜把摩擦副完全隔開(kāi)，摩擦力的大小取摩擦副完全隔開(kāi)，摩擦力的大小取決于流體分子內(nèi)部摩擦力的摩擦，決于流體分子內(nèi)部摩擦力的摩擦，摩擦系數(shù)可達(dá)摩擦系數(shù)可達(dá)0.0010.0010.008 0.008 、混合摩擦：摩擦副處于干摩擦、混合摩擦：摩擦副處于干