第2章 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§3機(jī)械零件的表面強(qiáng)度§2機(jī)械零件的強(qiáng)度工作能力:1、零件的工作能力不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度。2、工作能力也具有多樣性3、同一種零件也有多種不同的工作能力承載、耐壓、耐溫、耐變形、耐蠕變等4、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)。5、常見失效形式破裂或塑性變形；彈性變形過大；表面磨損、膠合；打滑；聯(lián)接松動(dòng)性。6、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設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、載荷分類----靜載荷和變載荷1.靜載荷----大小方向不隨時(shí)間變化或變化很小的載荷。2.變載荷----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3.設(shè)計(jì)計(jì)算中涉及----名義載荷和計(jì)算載荷∴計(jì)算載荷(Fc、Pc、Tc)=載荷系數(shù)×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1.靜應(yīng)力：大小方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力2.變應(yīng)力：大小方向隨時(shí)間變化的應(yīng)力二、應(yīng)力的分類----靜應(yīng)力和變應(yīng)力3.變應(yīng)力具有多樣性,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)力三種基本類型sm─平均應(yīng)力；sa

─應(yīng)力幅值smax─最大應(yīng)力；smin─最小應(yīng)力r─循環(huán)特性（征）4.變應(yīng)力通常可用5個(gè)參數(shù)來描述材料疲勞的兩種類別描述規(guī)律性的交變應(yīng)力可有5個(gè)參數(shù)，但其中只有兩個(gè)參數(shù)是獨(dú)立的。r=-1

對稱循環(huán)應(yīng)力r=0

脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力r=1

靜應(yīng)力

材料疲勞的兩種類別

循環(huán)特性（征）：靜應(yīng)力只能由靜載荷產(chǎn)生，變應(yīng)力可能由變載荷或靜載荷產(chǎn)生。t0σa在變應(yīng)力下，零件的主要失效形式為：疲勞破壞

6.名義應(yīng)力----由名義載荷求出的應(yīng)力7.計(jì)算應(yīng)力----由計(jì)算載荷求出的應(yīng)力零件工作—→承受載荷—→載荷欲使零件失效零件據(jù)自身結(jié)構(gòu)、材料反抗失效—→反抗失效＞失效—→解決辦法：合理設(shè)計(jì)遵循設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞曲線

§2機(jī)械零件的強(qiáng)度強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度：零件抵抗斷裂、塑變、疲勞破壞的能力。方法1：或判斷危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力(,)是否小于或等于許用應(yīng)力([],[])疲勞曲線

方法2：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)

靜應(yīng)力強(qiáng)度

2.

復(fù)合應(yīng)力時(shí)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,先求出復(fù)合應(yīng)力的當(dāng)量值,然后應(yīng)用強(qiáng)度理論計(jì)算。靜應(yīng)力作用下的零件強(qiáng)度失效形式-----塑性變形或斷裂1.單向應(yīng)力時(shí)的塑性材料零件：按不發(fā)生塑性變形的條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,取屈服極限為極限應(yīng)力,不考慮應(yīng)力集中疲勞曲線

疲勞曲線

變應(yīng)力強(qiáng)度：

變應(yīng)力工作的零件失效形式將是疲勞斷裂疲勞極限：循環(huán)特性一定的應(yīng)力作用N次而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力rN影響疲勞極限的因素----循環(huán)特性,循環(huán)次數(shù),應(yīng)力集中,零件尺寸,表面狀態(tài)

§3機(jī)械零件的表面強(qiáng)度表面強(qiáng)度分為三種:A.表面接觸強(qiáng)度B.表面擠壓強(qiáng)度C.表面磨損強(qiáng)度表面接觸強(qiáng)度疲勞曲線

1.靜載荷作用時(shí)的失效形式:

脆性材料---表面壓碎塑性材料---表面塑性變形計(jì)算條件疲勞曲線

----失效為疲勞破壞(表面疲勞磨損)計(jì)算準(zhǔn)則----變載荷作用下的表面強(qiáng)度:疲勞曲線

提高表面強(qiáng)度的主要措施1.增大接觸表面的綜合曲率半徑2.將外接觸改為內(nèi)接觸3.將點(diǎn)接觸改為線接觸4.提高表面硬度5.改善加工質(zhì)量6.采用粘度較高的潤滑油疲勞曲線

表面擠壓強(qiáng)度1.擠壓應(yīng)力2.擠壓失效形式----壓碎和塑性變形3.擠壓應(yīng)力的分布4.條件性簡化計(jì)算擠壓應(yīng)力5.計(jì)算公式

表面磨損強(qiáng)度條件性計(jì)算1、滑動(dòng)速度低、載荷大時(shí)限制表面壓強(qiáng)

p[p](防止壓碎及塑性變形）2、滑動(dòng)速度高時(shí)防止?jié)櫥?/p>

pv[pv]3、高速時(shí)防止速度過高加速磨損

v[v]疲勞曲線

提高表面磨損強(qiáng)度的措施1