機械零件的工作能力和

1、第第2 2章章 機械零件的工作能力和機械零件的工作能力和計算準(zhǔn)則計算準(zhǔn)則 機械零件的工作能力反映了零件機械零件的工作能力反映了零件的抗失效能力。計算準(zhǔn)則是設(shè)計機械的抗失效能力。計算準(zhǔn)則是設(shè)計機械零件的最基本準(zhǔn)則。設(shè)計人員的任務(wù)：零件的最基本準(zhǔn)則。設(shè)計人員的任務(wù)：設(shè)計出合格的零件，使它具有一定的設(shè)計出合格的零件，使它具有一定的工作能力，抵抗失效。工作能力，抵抗失效。重點、難點重點、難點主要內(nèi)容主要內(nèi)容1.失效：失效：零件不發(fā)生失效時的安全工作限度。零件不發(fā)生失效時的安全工作限度。為防止失效而制定的判斷條件。為防止失效而制定的判斷條件。 2.2.工作能力：工作能力：3.3.工作能力計算準(zhǔn)則：工作能

2、力計算準(zhǔn)則：機械零件喪失工作能力或達不到設(shè)計機械零件喪失工作能力或達不到設(shè)計者要求的性能。者要求的性能。 總之總之：計算量計算量 許用量許用量 不同的失效形式不同的失效形式 不同的工作能力不同的工作能力 不同的計不同的計算準(zhǔn)則。算準(zhǔn)則。 2.1 2.1 載荷與應(yīng)力的分類載荷與應(yīng)力的分類1. 1. 載荷的分類載荷的分類 2. 應(yīng)力的分類應(yīng)力的分類 應(yīng)力計算應(yīng)力計算載荷名義應(yīng)力名義載荷載荷應(yīng)力變應(yīng)力變載荷靜應(yīng)力靜載荷載荷圖2.2非穩(wěn)定變應(yīng)力對稱循環(huán)變應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力非對稱循環(huán)變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力變應(yīng)力描述變應(yīng)力特性的主要參數(shù)有：應(yīng)力循環(huán)特性。 maxmin,minmaxam應(yīng)力分類2.2 2.2 機

3、械零件的強度機械零件的強度2.2.1 2.2.1 判斷零件強度的方法判斷零件強度的方法（1 1）判斷危險截面處的最大計算應(yīng)力是）判斷危險截面處的最大計算應(yīng)力是否小于或等于許用應(yīng)力。否小于或等于許用應(yīng)力。 強度條件：強度條件： （2.1） SSlimlim,SSSSlimlim（2.2） 強度條件： 2.2.2 2.2.2 靜應(yīng)力強度靜應(yīng)力強度 在靜應(yīng)力下工作的零件，其主要失效形式是在靜應(yīng)力下工作的零件，其主要失效形式是塑性變形或斷裂。塑性變形或斷裂。（2 2）判斷危險截面處的實際安全系數(shù)是）判斷危險截面處的實際安全系數(shù)是否大于或等于許用安全系數(shù)。否大于或等于許用安全系數(shù)。強度條件公式為（2.1

4、）或 （2.2） 應(yīng)力集中。求計算應(yīng)力時可不考慮,lims2.復(fù)合應(yīng)力時的復(fù)合應(yīng)力時的塑性材料塑性材料零件零件根據(jù)第三或第四強度理論來確定其強度條件。根據(jù)第三或第四強度理論來確定其強度條件。強度條件： (2.3) 222234TbTbslim1.1.單向應(yīng)力時的單向應(yīng)力時的塑性材料塑性材料零件零件 SSSSSSSSTssbs22222或 (2.4)復(fù)合安全系數(shù)：復(fù)合安全系數(shù)：3.3.允許少量塑性變形的零件允許少量塑性變形的零件 可根據(jù)允許達到一定塑性變形時的載荷進可根據(jù)允許達到一定塑性變形時的載荷進行強度計算。行強度計算。 2.2.2 2.2.2 靜應(yīng)力強度靜應(yīng)力強度4.4.脆性材料和低塑性材

5、料的零件脆性材料和低塑性材料的零件 公式（公式（2.12.1）和（）和（2.22.2）中的極限應(yīng)力為）中的極限應(yīng)力為材料的強材料的強度極限度極限。對組織不均勻的材料，在計算時不考慮應(yīng)。對組織不均勻的材料，在計算時不考慮應(yīng)力集中。組織均勻的低塑性材料應(yīng)考慮應(yīng)力集中。力集中。組織均勻的低塑性材料應(yīng)考慮應(yīng)力集中。2.2.3 變應(yīng)力強度變應(yīng)力強度(ch3) 在變應(yīng)力下工作的零件，其主要失效形式在變應(yīng)力下工作的零件，其主要失效形式是是疲勞斷裂疲勞斷裂。應(yīng)用（應(yīng)用（2.12.1）-(2.4)-(2.4)計算疲勞計算疲勞強度時，其強度時，其極限應(yīng)力為疲勞極限。極限應(yīng)力為疲勞極限。rlim安全系數(shù)的選擇原則：

6、安全系數(shù)的選擇原則： 在保證安全、可靠的前提下，盡可能選用較在保證安全、可靠的前提下，盡可能選用較小的許用安全系數(shù)小的許用安全系數(shù)。 安全系數(shù)過小，機器可能不夠安全；安全系安全系數(shù)過小，機器可能不夠安全；安全系數(shù)過大，在材料、加工、運輸?shù)确矫娌环辖?jīng)濟數(shù)過大，在材料、加工、運輸?shù)确矫娌环辖?jīng)濟原則，且機器笨重。原則，且機器笨重。 不同的機器制造部門，常有自己制定的許用不同的機器制造部門，常有自己制定的許用應(yīng)力和許用安全系數(shù)的專用規(guī)范。沒有規(guī)范的應(yīng)力和許用安全系數(shù)的專用規(guī)范。沒有規(guī)范的可遵循一定原則選用許用安全系數(shù)：自學(xué)內(nèi)容可遵循一定原則選用許用安全系數(shù)：自學(xué)內(nèi)容P15 P15 。2.2.4 2

7、.2.4 許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)2.3 2.3 機械零件的表面強度機械零件的表面強度整體強度整體強度表面強度表面強度靜強度靜強度疲勞強度疲勞強度靜應(yīng)力下的強度靜應(yīng)力下的強度變應(yīng)力下的強度變應(yīng)力下的強度表面磨損強度表面磨損強度表面擠壓強度表面擠壓強度表面接觸強度表面接觸強度表面接觸應(yīng)力下的強度表面接觸應(yīng)力下的強度在滑動摩擦下工作的零件在滑動摩擦下工作的零件擠壓應(yīng)力下的強度擠壓應(yīng)力下的強度 應(yīng)力的分布規(guī)律：應(yīng)力的分布規(guī)律：表面接觸應(yīng)力分布 12212121max111EEbFH2.3.1 2.3.1 表面接觸強度表面接觸強度表面接觸應(yīng)力：表面接觸應(yīng)力： 局部小面積上產(chǎn)生的接觸應(yīng)力局部小面積上產(chǎn)生

8、的接觸應(yīng)力表面疲勞磨損表面疲勞磨損疲勞點蝕，簡稱點蝕。疲勞點蝕，簡稱點蝕。 主要失效形式：主要失效形式：1 1）靜應(yīng)力下：）靜應(yīng)力下：脆性材料脆性材料表面壓潰；表面壓潰；塑性材料塑性材料表面塑性變形表面塑性變形2 2）變應(yīng)力下：）變應(yīng)力下： 后果：后果：2.3.1 2.3.1 表面接觸強度表面接觸強度點蝕的形成和潤滑油的關(guān)系：點蝕的形成和潤滑油的關(guān)系：不發(fā)生失效的強度條件：不發(fā)生失效的強度條件： HHmax2.3.22.3.2提高表面接觸強度的主要措施提高表面接觸強度的主要措施增大接觸表面的綜合曲率半徑。增大接觸表面的綜合曲率半徑。將外接觸改為內(nèi)接觸。將外接觸改為內(nèi)接觸。將點接觸改為線接觸。將

9、點接觸改為線接觸。采用粘度較高的潤滑油。采用粘度較高的潤滑油。提高接觸表面的加工質(zhì)量。提高接觸表面的加工質(zhì)量。提高零件表面硬度。提高零件表面硬度。降低計降低計算應(yīng)力算應(yīng)力提高許用應(yīng)力提高許用應(yīng)力例2.2 求圖2.10所示三種圓柱體接觸的最大接觸應(yīng)力之比，其他工作條件均相同，尺寸已知。解： 212121maxmaxmax1111111111:1:1:cbacbacHbHaH483. 0:783. 0:1:maxmaxmaxcHbHaH圖2.10 擠壓應(yīng)力：擠壓應(yīng)力：通過局部配合面間的接觸來傳遞載荷的零件，在接觸面上的壓應(yīng)力叫擠壓應(yīng)力。2.3.32.3.3表面擠壓強度表面擠壓強度主要失效形式：主要

10、失效形式：脆性材料表面塑性變形；表面破碎。塑性材料擠壓強度條件：擠壓強度條件：pp2.3.4 2.3.4 表面磨損強度表面磨損強度 在滑動摩擦下工作的零件，常因過度磨損而失效。影響磨損的因素很多，而且比較復(fù)雜，通常采用條件性計算。 1）滑動速度低、載荷大時，可只限制工作表面的壓強，即 pp 2）滑動速度較高時，還要限制摩擦功耗，以免工作溫度過高而使?jié)櫥А?pvpv 2.4機械零件的剛度機械零件的剛度2.5 機械零件的沖擊強度機械零件的沖擊強度2.6 溫度對機械零件工作能力的影響溫度對機械零件工作能力的影響2.7 機械零件的振動穩(wěn)定性機械零件的振動穩(wěn)定性2.8機械零件的可靠性機械零件的可靠性 3）高速時還要限制滑動速度，以免由于速度過高而加速磨損，降低零件工作壽命，即 vv 重點：重點：難點：難點：載荷與應(yīng)力的分類；機