机械设计基础（第3版）（栾学钢）第一章第5节_机械零件的强度材料与结构工艺性.pptVIP

* * 第 5 节 机械的强度、材料与结构工艺性 （1）失效：机械零件丧失工作能力或达不到要求的性 能时。 机械零件的失效形式 强度不足而断裂 过大的弹性变形或塑性变形 摩擦表面的磨损、打滑或过热 连接松动 压力容器、管道等的泄漏 总 论 （2）工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度称。 （3）承载能力：对载荷而言的工作能力。 强度：反映机械零件承受载荷时抵抗破坏能力的重要指标。 第 5 节 机械的强度、材料与结构工艺性 注意 总 论 一、机械零件的强度 分析强度问题 考虑 载荷——引起破坏的外部因素 材料、形状、尺寸——抵抗破坏的 内部因素 总 论 强度 静强度 疲劳强度 工作条件 破坏部位和破坏形式 体积强度 表面强度 总 论 1. 载荷 分类 静载荷——载荷大小或方向不随时间 变化或变化缓慢 动载荷——载荷大小或方向随时间变化 名义载荷：根据动力机的额定功率P（kW）和额定转速n（r／min）计算出的载荷 。 总 论 名义转矩 （1-5-1） 式中：T—转矩，N·mm； i—从动力机到所计算零件之间的总传动比； η—从动力机到所计算零件之间传动的总效率。 总 论 计算载荷：载荷系数K与名义载荷的乘积，以TC、FC等表示。 计算转矩 TC = KT （1-5-2） 式中：K—载荷系数，一般取K≥ 1。 总 论 2. 应力 静应力——大小或方向不随时间变化或变化缓慢的应力 变应力——大小或方向随时间变化的应力，具有周期性的变应力称为循环应力。 循环应力 脉动循环应力 对称循环应力 非对称循环应力 总 论 零件受载后产生应力σ。 图1-5-1 应力的类型 总 论 静应力只能在静载荷作用下产生；变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。 注意 任意2个参数确定变应力的大小和变化性质 总 论 最大应力 最小应力 平均应力 应力幅 循环特征 3. 机械零件的体积强度 体积强度：在载荷作用下，如果应力是在零件较大的体积内产生，在这种应力状态下的零件强度。体积强度通常简称为强度。 (1) 静应力下零件的强度 强度条件 或 总 论 或 或 （塑性材料） （脆性材料） （1-5-3） （1-5-4） 式中： ［σ］或［τ］—许用应力，MPa； σ 或τ—零件的最大工作应力，MPa； σｓ 或τｓ—材料的屈服点，MPa; σｂ 或τｂ—材料的抗拉强度极限，MPa； S—安全系数。 总 论 2. 变应力下零件的强度 在变应力作用下的零件，其失效形式是疲劳断裂，因此零件的强度条件为： 或 （1-5-5） 式中：σ 或τ—零件的最大工作应力，MPa； ［σｒ］或［τｒ］—零件在循环特性ｒ下的许用应力，MPa。 4. 机械零件的表面强度 表面强度：在载荷作用下，如果应力是在零件较浅的表层内产生，则在这种应力状态下的零件强度。 （1）表面接触强度 零件的接触强度条件为 （1-5-6） 式中：σH—零件的最大接触应力，MPa； ［σH］—零件的许用接触应力，MPa； σHlim—零件材料的接触疲劳极限，MPa； SＨ—接触强度安全系数。 总 论 （2） 表面挤压强度 以面接触而无相对运动的零件，在载荷作用下，接触表面将产生挤压应力。 零件的挤压强度条件为 （1-5-7） 式中：σP—零件的最大挤压应力，MPa； ［σP］—许用挤压应力，MPa。 总 论 （3） 表面磨损强度 以面接触而作相对运动的零件，在载荷作用下，接触表面因有摩擦而产生磨损。 零件的磨损强度条件为 滑动速度低、载荷大时： 滑动速度较高时： 高速时： （1-5-8） （1-5-9） （1-5-10） 总 论 式中：p—零件接触面的压强，MPa； ［p］—许用压强，MPa； v—零件相对滑动速度，ｍ／ｓ； ［pv］—许用pv值，MPa·ｍ／ｓ； ［v］—许用速度，ｍ／s 总 论