1、第章第章 機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則1 載荷和應(yīng)力的分類載荷和應(yīng)力的分類3 3 機(jī)械零件的表面強(qiáng)度機(jī)械零件的表面強(qiáng)度2 2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度工作能力工作能力: :1 1、零件的工作能力、零件的工作能力不發(fā)生失效時安全工作的限度不發(fā)生失效時安全工作的限度。2 2、工作能力也具有多樣性、工作能力也具有多樣性 承載、耐壓、耐溫、耐變形等承載、耐壓、耐溫、耐變形等3 3、同一種零件也有多種不同的工作能力、同一種零件也有多種不同的工作能力4 4、失效、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。零件喪失工作能力或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的性能時。5 5、常見失效形式、常

2、見失效形式 破裂或塑性變形；破裂或塑性變形； 彈性變形過大；彈性變形過大； 表面磨損、膠合；表面磨損、膠合； 打滑；打滑； 聯(lián)接松動性。聯(lián)接松動性。6 6、計(jì)算準(zhǔn)則：、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)則設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一、載荷一、載荷1.1.靜載荷靜載荷-大小方向不隨時間變化大小方向不隨時間變化2.2.變載荷變載荷-隨時間作周期性或非周期性變化的載荷隨時間作周期性或非周期性變化的載荷 1 載荷和應(yīng)力的分類載荷和應(yīng)力的分類3.3.設(shè)計(jì)計(jì)算中涉及設(shè)計(jì)計(jì)算中涉及-名義載荷和計(jì)算載荷名義載荷和計(jì)算載荷 計(jì)算載荷計(jì)算載荷(F(Fc c、P

3、 Pc c、T Tc c) )= =載荷系數(shù)載荷系數(shù)名義載荷名義載荷4.載荷系數(shù)主要由動力機(jī)和工作機(jī)的工作性能決定載荷系數(shù)主要由動力機(jī)和工作機(jī)的工作性能決定1.靜應(yīng)力：大小方向不隨時間變化靜應(yīng)力：大小方向不隨時間變化2.變應(yīng)力：大小方向隨時間變化的應(yīng)力變應(yīng)力：大小方向隨時間變化的應(yīng)力二、應(yīng)力二、應(yīng)力自動跳到后面，請退出，手動暫停自動跳到后面，請退出，手動暫停疲勞曲線3.變應(yīng)力具有多樣性變應(yīng)力具有多樣性,但可以歸納為但可以歸納為: 對稱循環(huán)、脈動循環(huán)、非對稱循環(huán)變應(yīng)力對稱循環(huán)、脈動循環(huán)、非對稱循環(huán)變應(yīng)力三種基本類型三種基本類型s sm平均應(yīng)力；平均應(yīng)力；s sa應(yīng)力幅值應(yīng)力幅值s smax最大應(yīng)

4、力；最大應(yīng)力； s smin最小應(yīng)力最小應(yīng)力r 循環(huán)特性（征）循環(huán)特性（征）2minmaxmsss2minmaxasssmaxminssr4.變應(yīng)力通?？捎米儜?yīng)力通?？捎?個參數(shù)來描述個參數(shù)來描述疲勞曲線r r = -1= -1對稱循環(huán)應(yīng)力對稱循環(huán)應(yīng)力r r=0=0脈動循環(huán)應(yīng)力脈動循環(huán)應(yīng)力r r=1=1靜應(yīng)力靜應(yīng)力 疲勞曲線材料疲勞的兩種類別材料疲勞的兩種類別 循環(huán)特性（征）：循環(huán)特性（征）：maxminssr靜應(yīng)力靜應(yīng)力只能由只能由靜載荷靜載荷產(chǎn)生，產(chǎn)生，變應(yīng)力變應(yīng)力可能由可能由變載荷變載荷或或靜載荷靜載荷產(chǎn)生。產(chǎn)生。t t0 0 a a在變應(yīng)力下，零件的主要失效形式為：在變應(yīng)力下，零件的主

5、要失效形式為：疲勞破壞疲勞破壞疲勞曲線 6.6.名義應(yīng)力名義應(yīng)力-由名義載荷求出的應(yīng)力由名義載荷求出的應(yīng)力7.7.計(jì)算應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力-由計(jì)算載荷求出的應(yīng)力由計(jì)算載荷求出的應(yīng)力零件工作零件工作 承受載荷承受載荷 載荷欲使零件失效載荷欲使零件失效零件據(jù)自身結(jié)構(gòu)、零件據(jù)自身結(jié)構(gòu)、材料反抗失效材料反抗失效反抗失效失效反抗失效失效 解決辦法：合理設(shè)計(jì)解決辦法：合理設(shè)計(jì)遵循設(shè)計(jì)準(zhǔn)則遵循設(shè)計(jì)準(zhǔn)則疲勞曲線2 2 機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度：零件抵抗強(qiáng)度：零件抵抗斷裂斷裂、塑變塑變、疲勞破壞疲勞破壞的能力。的能力。方法方法1 1：ss或或limsssSlimS判斷危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力判斷危險(xiǎn)截

6、面的最大應(yīng)力( (s s, , ) )是否小于是否小于或等于許用應(yīng)力或等于許用應(yīng)力( (s s, ) )疲勞曲線方法方法2 2：limssssSSlimSS 判斷危險(xiǎn)截面的實(shí)際安全系數(shù)是否大于或等于判斷危險(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)許用安全系數(shù)疲勞曲線靜應(yīng)力強(qiáng)度靜應(yīng)力強(qiáng)度2. 2. 復(fù)合應(yīng)力的塑性材料零件：復(fù)合應(yīng)力的塑性材料零件： 用第三或第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算用第三或第四強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算靜應(yīng)力下零件失效靜應(yīng)力下零件失效 :塑性變形或斷裂塑性變形或斷裂單向應(yīng)力的塑性材料零件：單向應(yīng)力的塑性材料零件： 取屈服極限為極限應(yīng)力取屈服極限為極限應(yīng)力, 不考慮應(yīng)力集中。不考慮應(yīng)力

7、集中。3,42222ssssssTbTb疲勞曲線變應(yīng)力強(qiáng)度：變應(yīng)力強(qiáng)度： 變應(yīng)力工作零件失效形式：疲勞斷裂變應(yīng)力工作零件失效形式：疲勞斷裂疲勞極限疲勞極限s srNrN ：循環(huán)特性一定的應(yīng)力循環(huán)特性一定的應(yīng)力, ,作用作用N N次而不發(fā)生次而不發(fā)生 疲勞破壞的最大應(yīng)力疲勞破壞的最大應(yīng)力s srNrN影響疲勞極限的因素：影響疲勞極限的因素： 循環(huán)特性循環(huán)特性, ,循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù), ,應(yīng)力集中應(yīng)力集中, ,零件尺寸零件尺寸, ,表面狀態(tài)表面狀態(tài)疲勞曲線3 3 機(jī)械零件的表面強(qiáng)度機(jī)械零件的表面強(qiáng)度表面強(qiáng)度分為三種表面強(qiáng)度分為三種: :A.A.表面接觸強(qiáng)度表面接觸強(qiáng)度B.B.表面擠壓強(qiáng)度表面擠壓強(qiáng)度

8、C.C.表面磨損強(qiáng)度表面磨損強(qiáng)度疲勞曲線一、表面接觸強(qiáng)度一、表面接觸強(qiáng)度1.1.靜載荷作用時的失效形式靜載荷作用時的失效形式: : 脆性材料脆性材料-表面壓碎表面壓碎 塑性材料塑性材料-表面塑性變形表面塑性變形計(jì)算條件計(jì)算條件maxmaxHHss疲勞曲線失效為疲勞破壞失效為疲勞破壞( (表面疲勞磨損表面疲勞磨損) )計(jì)算準(zhǔn)則計(jì)算準(zhǔn)則-maxHHss2.變載荷作用下的表面強(qiáng)度變載荷作用下的表面強(qiáng)度:疲勞曲線二、表面擠壓強(qiáng)度二、表面擠壓強(qiáng)度1.1.擠壓應(yīng)力擠壓應(yīng)力2.2.失效形式失效形式-壓碎和塑性變形壓碎和塑性變形3.3.擠壓應(yīng)力的分布擠壓應(yīng)力的分布4.4.條件性簡化計(jì)算擠壓應(yīng)力條件性簡化計(jì)算擠壓應(yīng)力5.5.計(jì)算公式計(jì)算公式PPAFss三、表面磨損強(qiáng)度三、表面磨損強(qiáng)度條件性計(jì)算條件性計(jì)算1 1、滑動速度低、載荷大時限制表面壓強(qiáng)、滑動速度低、載荷