第2章 机械零件的工作能力和计算准则课件.pptVIP

第2章 机械零件的工作能力和计算准则 2.3 机械零件的表面强度 * 第二章 机械零件的工作能力和计算准则 机械零件的工作能力反映了零件的抗失效能力。 计算准则是设计机械零件的最基本准则。 设计人员的任务：设计出合格的零件，使它具有一定的工作能力，抵抗失效。 重点： 难点： 载荷与应力的分类；机械零件的强度。 机械零件的表面强度。 1.失效：机械零件丧失工作能力或达不到设计要求 性能时。 了解几个概念 失效并不单纯意味着破坏。 常见的失效形式有： 因强度不足而断裂； 过大的弹性变形或塑性变形； 摩擦表面的过度磨损； 联接松动； 打滑或过热； 压力容器、管道等的泄漏； 运动精度达不到要求等。 同一零件发生失效的形式可能有数种：如齿轮的失效形式有： 齿面粘着磨损和胶合、磨粒磨损；齿面疲劳点蚀和剥落； 软齿疲劳折断和过载折断；齿面或齿体塑性变形；齿轮其 他部分的破坏等 。 2.工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度。 3.工作能力计算准则：为防止失效而制定的判断条件。 对应于不同的失效形式 不同的工作能力 不同的计算准则。 总之：计算量≤许用量 对载荷而言的工作能力称为承载能力 了解几个概念 如：轴的失效形式： 可能是疲劳断裂 ，也可能是过大的弹性变形。 轴的工作能力： 轴的疲劳强度 轴的刚度 2.1 载荷与应力的分类 2.应力的分类 按应力随时间变化的特性不同 静应力 变应力 静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力 变应力：随时间变化的应力 1.载荷的分类 载荷可分为静载荷和变载荷 静载荷：不随时间变化或变化缓慢的载荷 变载荷：随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷 名义载荷： 计算载荷： 计算载荷等于名义载荷乘以载荷系数K。 规律性非稳定变应力 随机性非稳定变应力 汽车弹簧 o t σ σ=常数 σmax 脉动循环变应力 r =0 σm 静应力: σ=常数 变应力: σ随时间变化 平均应力: 应力幅: T σmax σmin σa σa σm 循环变应力 o t σ 变应力的循环特性: σmax σmin σa σa 对称循环变应力 r =-1 o t σ ----脉动循环变应力 ----对称循环变应力 -1 = 0 +1 ----静应力 o t σ σa σa σmin r =+1 描述变应力特性的主要参数有： －应力循环特性。 变应力特性可用五个参数中的任意两个来描述 ----脉动循环变应力 ----对称循环变应力 -1 = 0 +1 ----静应力 r 载荷与应力 应力 计算应力 名义应力 t y ü 计算载荷 名义载荷 载荷 ? í ì 应力 变应力 静应力 t y ü 变载荷 静载荷 载荷 ? í ì 在静载荷下，随时间变化的变应力 a σ 0 t t 0 σ a 2.2 机械零件的强度 2.2.1 判断零件强度的方法 （1）判断危险截面处的最大计算应力是否小于或 等于许用应力。 强度条件： （2.1） （2）判断危险截面处的实际安全系数是否大于或 等于许用安全系数。 （2.2） 强度条件： 脆性材料和低塑性材料的零件 塑性材料零件 2.2.2 静应力强度 在静应力下工作的零件，其主要失效形式是: 塑性变形或断裂。 按照不发生塑性变形的条件进行强度计算。 强度条件公式为（2.1）或 （2.2） 1.单向应力时的塑性材料零件（弯或者是扭） 塑性材料零件 脆性材料和低塑性材料的零件 根据第三或第四强度理论来确定其强度条件。（弯扭复合应力） 强度条件： (2.3) 复合安全系数： (2.4) 2.复合应力时的塑性材料零件 3.允许少量塑性变形的零件 可根据允许达到一定塑性变形时的载荷进 行强度计算。 4.脆性材料和低塑性材料的零件 公式（2.1）和（2.2）中的极限应力为材料的强度极限（ ）。 对组织不均匀的材料，在计算时不考虑应力集中。 组织均匀的低塑性材料应考虑应力集中。 2.2.3 变应力强度(ch3) 在变应力下工作的零件，其主要失效形式是疲劳断裂。 应用（2.1）--(2.4)计算疲劳强度时，其极限应力为疲劳极限。 疲劳极限：循环特性r一定时，应力循环N次后，材料不发生疲劳破坏时的最大应力。 安全系数的选择原则： 在保证安全、可靠的前提下，尽可能选用较小的许用安全系数。 不同的机器制造部门，常有自己制定的许用应力和许用安全系数的专用规范。没有规范的可遵循一定原则选用许用安全系数：自学内容P15 。 2.2.4