6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則6-2許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-3常用材料及其選擇第6章機械零件設(shè)計和計算概論第6章機械零件設(shè)計和計算準(zhǔn)則6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則6-2許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-3常用材料及其選擇第6章機械零件設(shè)計和計算概論一、機械零件常見失效形式二、強度準(zhǔn)則三、剛度準(zhǔn)則四、耐磨性準(zhǔn)則五、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則失效：喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能，不僅僅指破壞常見主要失效形式有：斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂表面點蝕：工作表面片狀剝落塑性變形：零件發(fā)生永久性變形過大彈性變形表面破壞過大振動和噪聲、過熱等例如軸可能的失效形式：斷裂、塑性變形、過大彈性變形一、機械零件常見失效形式年輕6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則第6章機械零件設(shè)計和計算概論一、機械零件常見失效形式二、強度準(zhǔn)則三、剛度準(zhǔn)則四、耐磨性準(zhǔn)則五、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則一、機械零件常見失效形式6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則失效：喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能，不僅僅指破壞常見主要失效形式有：斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂表面點蝕：工作表面片狀剝落塑性變形：零件發(fā)生永久性變形過大彈性變形表面破壞過大振動和噪聲、過熱等例如軸可能的失效形式：斷裂、塑性變形、過大彈性變形強度問題剛度問題耐磨性問題Fn一、機械零件常見失效形式失效：喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能，不僅僅指破壞例如機械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則強度：材料抵抗斷裂或殘余變形的能力強度準(zhǔn)則：工作應(yīng)力≤許用應(yīng)力 σ≤[σ]或τ≤[τ]針對失效形式：斷裂、疲勞破壞、殘余變形典型零部件：軸、齒輪、帶輪等正應(yīng)力：切應(yīng)力：極限應(yīng)力1、強度準(zhǔn)則機械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則針對失效形式：斷裂、疲勞破壞、殘外力使零件變形，其中引起塑性變形的外力作的功以零件內(nèi)部材料變形而存貯在零件內(nèi)。當(dāng)外力消除以后，應(yīng)力不均勻的能量要施放出來，引起了零件緩慢地變形，即殘余應(yīng)力作功，使原有加工精度逐漸喪失，直到能量全部施放出來為止，變形結(jié)束。

殘余變形:外力使零件變形，其中引起塑性變形的外力作的功殘余變形:剛度：材料抵抗彈性變形的能力剛度準(zhǔn)則：實際變形量≤許用變形量彎曲剛度：撓度條件：y≤[y]傾角條件：θ≤[θ]扭曲剛度：扭角條件：j≤[j]針對失效形式：過大的彈性變形典型零部件：軸、蝸桿等2、剛度準(zhǔn)則剛度：材料抵抗彈性變形的能力針對失效形式：過大的彈性變形2、耐磨性：零件抗磨損的能力磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程影響磨損的因素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動速度、潤滑劑的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)等具體有：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動磨損針對失效形式：零件表面破壞典型零部件：齒輪、軸承、鏈等3、耐磨性準(zhǔn)則耐磨性：零件抗磨損的能力針對失效形式：零件表面破壞3、耐磨性共振：當(dāng)機器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率相同或整數(shù)倍時，就會發(fā)生共振，此時振幅急劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機器工作條件失常等振動穩(wěn)定性：機器工作時振幅不能超過許可值針對失效形式：共振產(chǎn)生的工作失常典型零部件：軸等4、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則共振：當(dāng)機器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率相同或整數(shù)倍時，一、載荷二、應(yīng)力三、極限應(yīng)力四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-3許用應(yīng)力和安全系數(shù)一、載荷6-3許用應(yīng)力和安全系數(shù)載荷：作用于零件上的力或力矩工作載荷：機器正常工作時所受的實際載荷名義載荷：理想工作條件下的載荷計算載荷：作用于零件的實際載荷，考慮各種附加載荷計算載荷=K×名義載荷載荷系數(shù)一、載荷載荷：作用于零件上的力或力矩計算載荷=K×名義載荷載荷系數(shù)靜應(yīng)力：不隨時間改變或變化緩慢的應(yīng)力變應(yīng)力：隨時間作周期性或非周期性變化的應(yīng)力變應(yīng)力：穩(wěn)定變應(yīng)力（隨時間作周期性）、不穩(wěn)定變應(yīng)力（非周期性循環(huán)變應(yīng)力）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tstssminsmaxsm二、應(yīng)力靜應(yīng)力：不隨時間改變或變化緩慢的應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力：對稱循環(huán)變應(yīng)以正應(yīng)力s為例最大應(yīng)力:

smax=sm+sa最小應(yīng)力:

smin應(yīng)力幅:

sa平均應(yīng)力:

sm循環(huán)特征:rtssminsmaxsm應(yīng)力參數(shù)以正應(yīng)力s為例平均應(yīng)力:smtssminsmaxsm應(yīng)力參應(yīng)力表達：

s+1（t+1）最大應(yīng)力:

smax最小應(yīng)力:

smin應(yīng)力幅:

sa平均應(yīng)力:

sm循環(huán)特征:rtssm靜應(yīng)力應(yīng)力表達：s+1（t+1）tssm靜應(yīng)力應(yīng)力表達：

s0（t0）最大應(yīng)力:

smax最小應(yīng)力:

smin應(yīng)力幅:

sa平均應(yīng)力:

sm循環(huán)特征:rsmts脈動循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力表達：s0（t0）smts脈動循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力表達：

s-1（t-1）最大應(yīng)力:

smax最小應(yīng)力:

smin應(yīng)力幅:

sa平均應(yīng)力:

sm循環(huán)特征:rts對稱循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力表達：s-1（t-1）ts對稱循環(huán)變應(yīng)力1靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力與材料性能有關(guān)脆性材料取強度極限sB(tB)塑性材料取屈服極限sS(tS)sBes玻璃鋼灰口鑄鐵esspsSsBABCDE三、極限應(yīng)力1靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力塑性材料取屈服極限sS(tS)sBes疲勞極限：材料經(jīng)過N０次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值sr(tr)各種材料的sr可從有關(guān)手冊中查取有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)2變應(yīng)力下的極限應(yīng)力變應(yīng)力條件下零件的失效形式:疲勞斷裂.裂紋形狀見書p71.疲勞極限：材料經(jīng)過N０次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值sr(許用應(yīng)力：設(shè)計零件時所依據(jù)的條件應(yīng)力安全系數(shù)↑→許用應(yīng)力↓→結(jié)構(gòu)笨重安全系數(shù)↓→許用應(yīng)力↑→不夠安全許用應(yīng)力極限應(yīng)力安全系數(shù)四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)許用應(yīng)力：設(shè)計零件時所依據(jù)的條件應(yīng)力安全系數(shù)↑→許用應(yīng)力↓→1查許用應(yīng)力表根據(jù)實踐經(jīng)驗制成表格選取2部分系數(shù)法S=S1S2S3S1：計算載荷和應(yīng)力準(zhǔn)確性系數(shù)（1~1.5)S2：材料的均勻系數(shù)（鑄鐵:1.5~2.5,鋼:1.2~1.5）S3：零件重要性系數(shù)（1~1.5)許用應(yīng)力確定1查許用應(yīng)力表2部分系數(shù)法許用應(yīng)力確定一、常用材料二、熱處理方法三、材料力學(xué)性能指標(biāo)6-4常用材料及其選擇一、常用材料6-4常用材料及其選擇常用零件材料的力學(xué)性能等級和牌號1鑄鐵：含Ｃ＞2.06％→易成型、價廉、吸振、可靠性差灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵2鋼：含Ｃ量＜1.4％→常用碳素鋼：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼合金鋼：綜合機械性能好，但較貴合金鋼的優(yōu)良性能取決于化學(xué)成份及熱處理鑄鋼：含Ｃ→（0.15～0.6）％→易成型3有色金屬合金：有特殊性能，價昂→少用鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金4非金屬材料：工程塑料、橡膠、燒結(jié)材料、復(fù)合材料…一、常用材料常用零件材料的力學(xué)性能等級和牌號一、常用材料1退火2正火3淬火4回火5表面熱處理二、熱處理方法1退火二、熱處理方法1退火降低硬度、提高韌性、細(xì)化晶粒、消除內(nèi)應(yīng)力(鍛造、焊接)3淬火（蘸火）提高硬度和耐磨性、但內(nèi)應(yīng)力增大，會發(fā)脆，應(yīng)再回火正火(空冷)退火(爐冷)回火加熱保溫淬火時間溫度2正火用于處理低中碳鋼，代替低中碳鋼的退火。提高硬度，增加韌性，易于切削，減少應(yīng)力4回火

消除淬火后的內(nèi)應(yīng)力，以獲得零件所需的性能，提高韌性低溫回火：高強度、高硬度及良好的耐磨性(100-250)中溫回火：高彈性、硬度中等(300-450)高溫回火：強度、塑性、韌性都較好(調(diào)質(zhì)——淬火+高溫回火)(450-650)熱處理比較1退火3淬火（蘸火）正火(空冷)退火(爐冷)回火加熱保溫表面熱處理：表面增硬，芯部韌表面淬火法（火焰加熱、感應(yīng)加熱…）化學(xué)熱處理（滲碳、氮化、氰化、氧化）表面熱處理表面熱處理：表面增硬，芯部韌表面熱處理強度：彈性極限：sP抗拉強度：sB屈服強度：sS(s0.2)硬度：HBS:布氏硬度硬度機壓頭為淬火鋼球，不能測太硬的材料，一般HBS<450HRC:洛氏硬度120o金剛石錐體，載荷150kgf,不能測硬、脆的薄層零件HV:維氏硬度136o金剛石四角錐體，載荷小，5-30kgf三種硬度單位之比較：HV(維氏)≈HBS(布氏)；HRC(洛氏)×10≈HBSspsSsBesABCDE三、材料力學(xué)性能指標(biāo)強度：硬度：spsSsBesABCDE三、材料力學(xué)性能指標(biāo)謝謝觀賞共同學(xué)習(xí)交流提高單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉，請盡量言簡意賅的闡述觀點。謝謝觀賞共同學(xué)習(xí)交流提高單擊此處添加正文，文字是您思想的提煉266-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則6-2許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-3常用材料及其選擇第6章機械零件設(shè)計和計算概論第6章機械零件設(shè)計和計算準(zhǔn)則6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則6-2許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-3常用材料及其選擇第6章機械零件設(shè)計和計算概論一、機械零件常見失效形式二、強度準(zhǔn)則三、剛度準(zhǔn)則四、耐磨性準(zhǔn)則五、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則失效：喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能，不僅僅指破壞常見主要失效形式有：斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂表面點蝕：工作表面片狀剝落塑性變形：零件發(fā)生永久性變形過大彈性變形表面破壞過大振動和噪聲、過熱等例如軸可能的失效形式：斷裂、塑性變形、過大彈性變形一、機械零件常見失效形式年輕6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則第6章機械零件設(shè)計和計算概論一、機械零件常見失效形式二、強度準(zhǔn)則三、剛度準(zhǔn)則四、耐磨性準(zhǔn)則五、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則一、機械零件常見失效形式6-1機械零件的工作能力準(zhǔn)則失效：喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能，不僅僅指破壞常見主要失效形式有：斷裂：如軸、齒輪輪齒發(fā)生斷裂表面點蝕：工作表面片狀剝落塑性變形：零件發(fā)生永久性變形過大彈性變形表面破壞過大振動和噪聲、過熱等例如軸可能的失效形式：斷裂、塑性變形、過大彈性變形強度問題剛度問題耐磨性問題Fn一、機械零件常見失效形式失效：喪失工作能力或達不到設(shè)計要求的性能，不僅僅指破壞例如機械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則強度：材料抵抗斷裂或殘余變形的能力強度準(zhǔn)則：工作應(yīng)力≤許用應(yīng)力 σ≤[σ]或τ≤[τ]針對失效形式：斷裂、疲勞破壞、殘余變形典型零部件：軸、齒輪、帶輪等正應(yīng)力：切應(yīng)力：極限應(yīng)力1、強度準(zhǔn)則機械零件工作能力的最基本準(zhǔn)則針對失效形式：斷裂、疲勞破壞、殘外力使零件變形，其中引起塑性變形的外力作的功以零件內(nèi)部材料變形而存貯在零件內(nèi)。當(dāng)外力消除以后，應(yīng)力不均勻的能量要施放出來，引起了零件緩慢地變形，即殘余應(yīng)力作功，使原有加工精度逐漸喪失，直到能量全部施放出來為止，變形結(jié)束。

殘余變形:外力使零件變形，其中引起塑性變形的外力作的功殘余變形:剛度：材料抵抗彈性變形的能力剛度準(zhǔn)則：實際變形量≤許用變形量彎曲剛度：撓度條件：y≤[y]傾角條件：θ≤[θ]扭曲剛度：扭角條件：j≤[j]針對失效形式：過大的彈性變形典型零部件：軸、蝸桿等2、剛度準(zhǔn)則剛度：材料抵抗彈性變形的能力針對失效形式：過大的彈性變形2、耐磨性：零件抗磨損的能力磨損是相當(dāng)復(fù)雜的物理化學(xué)過程影響磨損的因素包括載荷的大小和性質(zhì)、滑動速度、潤滑劑的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)等具體有：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、腐蝕磨損、沖蝕磨損、微動磨損針對失效形式：零件表面破壞典型零部件：齒輪、軸承、鏈等3、耐磨性準(zhǔn)則耐磨性：零件抗磨損的能力針對失效形式：零件表面破壞3、耐磨性共振：當(dāng)機器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率相同或整數(shù)倍時，就會發(fā)生共振，此時振幅急劇增大，導(dǎo)致零件破壞或機器工作條件失常等振動穩(wěn)定性：機器工作時振幅不能超過許可值針對失效形式：共振產(chǎn)生的工作失常典型零部件：軸等4、振動穩(wěn)定性準(zhǔn)則共振：當(dāng)機器的自振頻率與周期性干擾力變化頻率相同或整數(shù)倍時，一、載荷二、應(yīng)力三、極限應(yīng)力四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)6-3許用應(yīng)力和安全系數(shù)一、載荷6-3許用應(yīng)力和安全系數(shù)載荷：作用于零件上的力或力矩工作載荷：機器正常工作時所受的實際載荷名義載荷：理想工作條件下的載荷計算載荷：作用于零件的實際載荷，考慮各種附加載荷計算載荷=K×名義載荷載荷系數(shù)一、載荷載荷：作用于零件上的力或力矩計算載荷=K×名義載荷載荷系數(shù)靜應(yīng)力：不隨時間改變或變化緩慢的應(yīng)力變應(yīng)力：隨時間作周期性或非周期性變化的應(yīng)力變應(yīng)力：穩(wěn)定變應(yīng)力（隨時間作周期性）、不穩(wěn)定變應(yīng)力（非周期性循環(huán)變應(yīng)力）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tstssminsmaxsm二、應(yīng)力靜應(yīng)力：不隨時間改變或變化緩慢的應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力：對稱循環(huán)變應(yīng)以正應(yīng)力s為例最大應(yīng)力:

smax=sm+sa最小應(yīng)力:

smin應(yīng)力幅:

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sm循環(huán)特征:rtssminsmaxsm應(yīng)力參數(shù)以正應(yīng)力s為例平均應(yīng)力:smtssminsmaxsm應(yīng)力參應(yīng)力表達：

s+1（t+1）最大應(yīng)力:

smax最小應(yīng)力:

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sa平均應(yīng)力:

sm循環(huán)特征:rtssm靜應(yīng)力應(yīng)力表達：s+1（t+1）tssm靜應(yīng)力應(yīng)力表達：

s0（t0）最大應(yīng)力:

smax最小應(yīng)力:

smin應(yīng)力幅:

sa平均應(yīng)力:

sm循環(huán)特征:rsmts脈動循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力表達：s0（t0）smts脈動循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力表達：

s-1（t-1）最大應(yīng)力:

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sm循環(huán)特征:rts對稱循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力表達：s-1（t-1）ts對稱循環(huán)變應(yīng)力1靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力與材料性能有關(guān)脆性材料取強度極限sB(tB)塑性材料取屈服極限sS(tS)sBes玻璃鋼灰口鑄鐵esspsSsBABCDE三、極限應(yīng)力1靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力塑性材料取屈服極限sS(tS)sBes疲勞極限：材料經(jīng)過N０次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值sr(tr)各種材料的sr可從有關(guān)手冊中查取有限壽命區(qū)無限壽命區(qū)2變應(yīng)力下的極限應(yīng)力變應(yīng)力條件下零件的失效形式:疲勞斷裂.裂紋形狀見書p71.疲勞極限：材料經(jīng)過N０次應(yīng)力循環(huán)不發(fā)生破壞的應(yīng)力最大值sr(許用應(yīng)力：設(shè)計零件時所依據(jù)的條件應(yīng)力安全系數(shù)↑→許用應(yīng)力↓→結(jié)構(gòu)笨重安全系數(shù)↓→許用應(yīng)力↑→不夠安全許用應(yīng)力極限應(yīng)力安全系數(shù)四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)許用應(yīng)力：設(shè)計零件時所依據(jù)的條件應(yīng)力安全系數(shù)↑→許用應(yīng)力↓→1查許用應(yīng)力表根據(jù)實踐經(jīng)驗制成表格選取2部分系數(shù)法S=S1S2S3S1：計算載荷和應(yīng)力準(zhǔn)確性系數(shù)（1~1.5)S2：材料的均勻系數(shù)（鑄鐵:1.5~2.5,鋼:1.2~1.5）S3：零件重要性系數(shù)（1~1.5)許用應(yīng)力確定1查許用應(yīng)力表2部分系數(shù)法許用應(yīng)力確定一、常用材料二、熱處理方法三、材料力學(xué)性能指標(biāo)6-4常用材料及其選擇一、常用材料6-4常用材料及其選擇常用零件材料的力學(xué)性能等級和牌號1鑄鐵：含Ｃ＞2.06％→易成型、價廉、吸振、可靠性差灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵2鋼：含Ｃ量＜1.4％→常用碳素鋼：普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼合金鋼：綜合機械性能好，但較貴合金鋼的優(yōu)良性能取決于化學(xué)成份及熱處理鑄鋼：含Ｃ→（0.15～0.6）％→易成型3有色金屬合金：有特殊性能，價昂→少用鋁合金、銅合金（黃銅、青銅）、軸承合金4非金屬材料：工程塑料、橡膠、燒結(jié)材料、復(fù)合材料…一、常用材料常用零件材料的力學(xué)性能等級和牌號一、常用材料1退火2正火3