第2章 機械零件的工作能力(2014).

1、第章第章 機械零件的工作能力和計算準則機械零件的工作能力和計算準則1 載荷和應(yīng)力的分類載荷和應(yīng)力的分類3 3 機械零件的表面強度機械零件的表面強度2 2 機械零件的強度機械零件的強度工作能力工作能力: :1 1、零件的工作能力、零件的工作能力不發(fā)生失效時安全工作的限度不發(fā)生失效時安全工作的限度。2 2、工作能力也具有多樣性、工作能力也具有多樣性 承載、耐壓、耐溫、耐變形等承載、耐壓、耐溫、耐變形等3 3、同一種零件也有多種不同的工作能力、同一種零件也有多種不同的工作能力4 4、失效、失效零件喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能時。零件喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能時。5 5、常見失效形式、常

2、見失效形式 破裂或塑性變形；破裂或塑性變形； 彈性變形過大；彈性變形過大； 表面磨損、膠合；表面磨損、膠合； 打滑；打滑； 聯(lián)接松動性。聯(lián)接松動性。6 6、計算準則：、計算準則： 針對某種失效形式、為滿足某種工作能力而建立的針對某種失效形式、為滿足某種工作能力而建立的設(shè)計準則設(shè)計準則一、載荷一、載荷1.1.靜載荷靜載荷-大小方向不隨時間變化大小方向不隨時間變化2.2.變載荷變載荷-隨時間作周期性或非周期性變化的載荷隨時間作周期性或非周期性變化的載荷 1 載荷和應(yīng)力的分類載荷和應(yīng)力的分類3.3.設(shè)計計算中涉及設(shè)計計算中涉及-名義載荷和計算載荷名義載荷和計算載荷 計算載荷計算載荷(F(Fc c、P

3、 Pc c、T Tc c) )= =載荷系數(shù)載荷系數(shù)名義載荷名義載荷4.載荷系數(shù)主要由動力機和工作機的工作性能決定載荷系數(shù)主要由動力機和工作機的工作性能決定1.靜應(yīng)力：大小方向不隨時間變化靜應(yīng)力：大小方向不隨時間變化2.變應(yīng)力：大小方向隨時間變化的應(yīng)力變應(yīng)力：大小方向隨時間變化的應(yīng)力二、應(yīng)力二、應(yīng)力自動跳到后面，請退出，手動暫停自動跳到后面，請退出，手動暫停疲勞曲線3.變應(yīng)力具有多樣性變應(yīng)力具有多樣性,但可以歸納為但可以歸納為: 對稱循環(huán)、脈動循環(huán)、非對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)、脈動循環(huán)、非對稱循環(huán)變應(yīng)力三種基本類型三種基本類型s sm平均應(yīng)力；平均應(yīng)力；s sa應(yīng)力幅值應(yīng)力幅值s smax最大應(yīng)

4、力；最大應(yīng)力； s smin最小應(yīng)力最小應(yīng)力r 循環(huán)特性（征）循環(huán)特性（征）2minmaxmsss2minmaxasssmaxminssr4.變應(yīng)力通?？捎米儜?yīng)力通常可用5個參數(shù)來描述個參數(shù)來描述疲勞曲線r r = -1= -1對稱循環(huán)應(yīng)力對稱循環(huán)應(yīng)力r r=0=0脈動循環(huán)應(yīng)力脈動循環(huán)應(yīng)力r r=1=1靜應(yīng)力靜應(yīng)力 疲勞曲線材料疲勞的兩材料疲勞的兩種類別種類別 循環(huán)特性（征）：循環(huán)特性（征）：maxminssr靜應(yīng)力靜應(yīng)力只能由只能由靜載荷靜載荷產(chǎn)生，產(chǎn)生，變應(yīng)力變應(yīng)力可能由可能由變載荷變載荷或或靜載荷靜載荷產(chǎn)生。產(chǎn)生。t t0 0 a a在變應(yīng)力下，零件的主要失效形式為：在變應(yīng)力下，零件的主

5、要失效形式為：疲勞破壞疲勞破壞疲勞曲線 6.6.名義應(yīng)力名義應(yīng)力-由名義載荷求出的應(yīng)力由名義載荷求出的應(yīng)力7.7.計算應(yīng)力計算應(yīng)力-由計算載荷求出的應(yīng)力由計算載荷求出的應(yīng)力零件工作零件工作 承受載荷承受載荷 載荷欲使零件失效載荷欲使零件失效零件據(jù)自身結(jié)構(gòu)、零件據(jù)自身結(jié)構(gòu)、材料反抗失效材料反抗失效反抗失效失效反抗失效失效 解決辦法：合理設(shè)計解決辦法：合理設(shè)計遵循設(shè)計準則遵循設(shè)計準則疲勞曲線2 2 機械零件的強度機械零件的強度強度準則強度準則強度：零件抵抗強度：零件抵抗斷裂斷裂、塑變塑變、疲勞破壞疲勞破壞的能力。的能力。方法方法1 1：ss或或limsssSlimS判斷危險截面的最大應(yīng)力判斷危險截

6、面的最大應(yīng)力( (s s, , ) )是否小于是否小于或等于許用應(yīng)力或等于許用應(yīng)力( (s s, ) )疲勞曲線方法方法2 2：limssssSSlimSS 判斷危險截面的實際安全系數(shù)是否大于或等于判斷危險截面的實際安全系數(shù)是否大于或等于許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)疲勞曲線靜應(yīng)力強度靜應(yīng)力強度2. 2. 復(fù)合應(yīng)力的塑性材料零件：復(fù)合應(yīng)力的塑性材料零件： 用第三或第四強度理論進行強度計算用第三或第四強度理論進行強度計算靜應(yīng)力下零件失效靜應(yīng)力下零件失效 :塑性變形或斷裂塑性變形或斷裂1. 單向應(yīng)力的塑性材料零件：單向應(yīng)力的塑性材料零件： 取屈服極限為極限應(yīng)力取屈服極限為極限應(yīng)力, 不考慮應(yīng)力集中。不考

7、慮應(yīng)力集中。3,42222ssssssTbTb疲勞曲線變應(yīng)力強度：變應(yīng)力強度： 變應(yīng)力工作零件失效形式：疲勞斷裂變應(yīng)力工作零件失效形式：疲勞斷裂疲勞極限疲勞極限s srNrN ：循環(huán)特性一定的應(yīng)力循環(huán)特性一定的應(yīng)力, ,作用作用N N次而不發(fā)生次而不發(fā)生 疲勞破壞的最大應(yīng)力疲勞破壞的最大應(yīng)力s srNrN影響疲勞極限的因素：影響疲勞極限的因素： 循環(huán)特性循環(huán)特性, ,循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù), ,應(yīng)力集中應(yīng)力集中, ,零件尺寸零件尺寸, ,表面狀態(tài)表面狀態(tài)疲勞曲線3 3 機械零件的表面強度機械零件的表面強度表面強度分為三種表面強度分為三種: :A.A.表面接觸強度表面接觸強度B.B.表面擠壓強度表面擠

8、壓強度C.C.表面磨損強度表面磨損強度疲勞曲線一、表面接觸強度一、表面接觸強度1.1.靜載荷作用時的失效形式靜載荷作用時的失效形式: : 脆性材料脆性材料-表面壓碎表面壓碎 塑性材料塑性材料-表面塑性變形表面塑性變形計算條件計算條件maxmaxHHss疲勞曲線失效為疲勞破壞失效為疲勞破壞( (表面疲勞磨損表面疲勞磨損) )計算準則計算準則-maxHHss2.變載荷作用下的表面強度變載荷作用下的表面強度:疲勞曲線二、表面擠壓強度二、表面擠壓強度1.1.擠壓應(yīng)力擠壓應(yīng)力2.2.失效形式失效形式-壓碎和塑性變形壓碎和塑性變形3.3.擠壓應(yīng)力的分布擠壓應(yīng)力的分布4.4.條件性簡化計算擠壓應(yīng)力條件性簡化計算擠壓應(yīng)力5.5.計算公式計算公式PPAFss三、表面磨損強度三、表面磨損強度條件性計算條件性計算1 1、滑動速度低、載荷大時限制表面壓強、滑動速度低、