第2章 機(jī)械零件的工作能力(2014).

1、第章第章 機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則1 載荷和應(yīng)力的分類載荷和應(yīng)力的分類3 3 機(jī)械零件的表面強(qiáng)度機(jī)械零件的表面強(qiáng)度2 2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)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(shí)安全工作的限度不發(fā)生失效時(shí)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(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能時(shí)。零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能時(shí)。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(dòng)性。聯(lián)接松動(dòng)性。6 6、計(jì)算準(zhǔn)則：、計(jì)算準(zhǔn)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(jì)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、載荷一、載荷1.1.靜載荷靜載荷-大小方向不隨時(shí)間變化大小方向不隨時(shí)間變化2.2.變載荷變載荷-隨時(shí)間作周期性或非周期性變化的載荷隨時(shí)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(jì)計(jì)算中涉及設(shè)計(jì)計(jì)算中涉及-名義載荷和計(jì)算載荷名義載荷和計(jì)算載荷 計(jì)算載荷計(jì)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(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的工作性能決定載荷系數(shù)主要由動(dòng)力機(jī)和工作機(jī)的工作性能決定1.靜應(yīng)力：大小方向不隨時(shí)間變化靜應(yīng)力：大小方向不隨時(shí)間變化2.變應(yīng)力：大小方向隨時(shí)間變化的應(yīng)力變應(yīng)力：大小方向隨時(shí)間變化的應(yīng)力二、應(yīng)力二、應(yīng)力自動(dòng)跳到后面，請退出，手動(dòng)暫停自動(dòng)跳到后面，請退出，手動(dòng)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(dòng)循環(huán)、非對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)、脈動(dòng)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?？捎?個(gè)參數(shù)來描述個(gè)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(dòng)循環(huán)應(yīng)力脈動(dòng)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(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力-由計(jì)算載荷求出的應(yīng)力由計(jì)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(jì)解決辦法：合理設(shè)計(jì)遵循設(shè)計(jì)準(zhǔn)則遵循設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞曲線2 2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度：零件抵抗強(qiáng)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(xiǎn)截面的最大應(yīng)力判斷危險(xiǎn)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(xiǎn)截面的實(shí)際安全系數(shù)是否大于或等于判斷危險(xiǎn)截面的實(shí)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(qiáng)度靜應(yīng)力強(qiáng)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(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算用第三或第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度：變應(yīng)力強(qiáng)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(jī)械零件的表面強(qiáng)度機(jī)械零件的表面強(qiáng)度表面強(qiáng)度分為三種表面強(qiáng)度分為三種: :A.A.表面接觸強(qiáng)度表面接觸強(qiáng)度B.B.表面擠壓強(qiáng)度表面擠

8、壓強(qiáng)度C.C.表面磨損強(qiáng)度表面磨損強(qiáng)度疲勞曲線一、表面接觸強(qiáng)度一、表面接觸強(qiáng)度1.1.靜載荷作用時(shí)的失效形式靜載荷作用時(shí)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(jì)算條件計(jì)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(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則-maxHHss2.變載荷作用下的表面強(qiáng)度變載荷作用下的表面強(qiáng)度:疲勞曲線二、表面擠壓強(qiáng)度二、表面擠壓強(qiáng)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(jì)算擠壓應(yīng)力條件性簡化計(jì)算擠壓應(yīng)力5.5.計(jì)算公式計(jì)算公式PPAFss三、表面磨損強(qiáng)度三、表面磨損強(qiáng)度條件性計(jì)算條件性計(jì)算1 1、滑動(dòng)速度低、載荷大時(shí)限制表面壓強(qiáng)、滑動(dòng)速度低、