总论强度.ppt

第二章 机械设计总论 强度准则 1. 整体强度（断裂、过大的塑性变形） 刚度准则 2. 表面强度 其他计算准则 §2-2 机械零件的设计方法与步骤 理论设计（常规、现代） 经验设计 模型实验设计 §2-3 机械零件的材料及其选用 P17 锻钢：→常用 碳素钢→普通、优质碳素钢 合金钢→结构、轴承、弹簧、工具、不锈钢…… §2-10 机械零件设计中的标准化 1.节约材料能源,降低成本,提高质量. 2.具有互换性. 3.统一零件性能指标,提高可靠性. 4.缩短设计制造周期. 5.减少刀具和量具规格. 第三章 机械零件的疲劳强度 P22 * * §2-1 机械零件的主要失效形式及计算准则 P10- 一、设计零件时应满足的基本要求 工作可靠、成本低 强度、刚度、寿命、工艺性、经济性、可靠性等 二、计算准则（为防止失效而制定的判定条件） 强度准则、刚度准则、振动稳定性准则、其它准则 失效 ? 零件不能正常工作 1）丧失工作能力 2）达不到设计要求性能 工作能力 ? 零件不发生失效时的安全工作限度 承载能力 ? 对载荷而言的工作能力 静应力 →损坏形式： 整体断裂(脆性材料) 过大的残余变形（塑性材料） 变应力 →损坏形式： 疲劳断裂（塑、脆性材料） 影响强度的主要原因： 载荷与应力 （静强度） （疲劳强度） 表面磨损 p ≤［ p ］（压强） →耐磨性（条件性） 表面压溃 ? j≤ [? j] （挤压应力） →挤压强度 接触疲劳 ? H≤[? H] （接触应力） →接触强度(点蚀) 抵抗弹性变形的能力 弯曲刚度：挠度条件： 倾角条件： 扭曲刚度：扭角条件： 振动稳定性: (机器振幅不能超过许可值) 共振：机器内的激振源频率≈零件固有频率 （重合或整数倍）→破坏 可靠性 可靠度=正常工作数／总数 其它 破坏正常工作条件引起的失效（联接松动、带传动打滑、腐蚀、过热高温蠕变......） 关键: ①σ的计算 ②σlim的取值 ①设计计算 ②校核计算 强度条件： 其中 受力分析 ? 选择材料 ? 强度计算 ? 结构设计 铸钢：含Ｃ→（0.15～0.6）％→易成型 有色金属：价昂→少用（有特殊性能(减摩、抗腐…） 铝合金、铜合金、轴承合金 非金属： 塑料、橡胶、玻璃 铸铁：含Ｃ＞2.06％→易成型、价廉、吸振、可靠性差 1.使用要求 使用环境、载荷性质、结构、重要程度... 2.工艺要求 零件及其毛坯的形状、批量、加工方法... 3.经济要求 材料价格结合加工费用、材料利用率... 材料选用的基本原则 退火、正火、淬火（整体、表面）、回火 低温回火→高强度、高硬度及良好的耐磨性 中温回火→高弹性、硬度中等 高温回火→强度、塑性、韧性都较好 常用热处理方法 标准化意义 按有关标准设计机械零件、尽量选用标准件。 国际ISO、国家GB、部标(JB、YB 、…)、企业标准 制图、公差、 形位……（强制性） 标准尺寸…（推荐） 强度条件: 一、应力及分类 静载荷 变载荷 不随时间变化或变化缓慢的载荷 如自重、锅炉所受的压力 随时间作周期性或非周期性变化的载荷 如内燃机阀门弹簧所受的载荷、 汽车的齿轮和轴等所受的载荷 静应力→不随时间变化，Ｎ≤103 变应力→不断随时间变化┬稳定变应力σmax、σmin └不稳定变应力 2.交变应力的特征及典型的交变应力 交变应力－随时间作周期性变化的应力 应力幅 平均应力 应力循环特性 Ｎ →应力循环次数 变应力的五要素 γ= –1→对称循环变应力 γ＝＋1 →静应力 γ= 0→脉动循环变应力 γ? –1→非对称循环变应力 循环特性 §3-1 材料的疲劳特性 P22 影响疲劳的因素：σ N γ 一、σ-N 疲劳曲线 ★不同循环次数下的疲劳极限 无限寿命区 N0 ——应力循环基数（与材质有关） σγ ——持久疲劳极限 KN —— 寿命系数 有限寿命区 静强度(AB段)：N103 低周疲劳(BC段)：N=103?104 有限寿命疲劳(CD段) N104 无限寿命疲劳(D点后)：N106?25x107