1、2-1載荷和應(yīng)力的分類,2-2機(jī)械零件的強(qiáng)度(整體強(qiáng)度),2-3機(jī)械零件的表面強(qiáng)度,2-4機(jī)械零件的剛度,2-5、6、7 、8 （簡介）和機(jī)械失效示例,第2章 機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則,2-9機(jī)械現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法簡介,第2章 機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則,2-1載荷和應(yīng)力的分類,二、應(yīng)力的種類,靜應(yīng)力: =常數(shù),變應(yīng)力: 隨時(shí)間變化,一、載荷:靜/變 名義/計(jì)算,脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,r =0,平均應(yīng)力:,應(yīng)力幅:,循環(huán)變應(yīng)力,對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,r =-1,脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力,靜應(yīng)力,靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例,2-2機(jī)械零件的強(qiáng)度(整體強(qiáng)度),一、強(qiáng)度判別式(計(jì)算準(zhǔn)則)： 應(yīng)力： ；,：,安全

2、系數(shù)： .,二、靜應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算： 1.失效形式：斷裂或塑性變形； 2.分析：,極限應(yīng)力：a.塑性； b.脆性； c.少許塑性極荷載荷；,計(jì)算應(yīng)力：a.單向；b.復(fù)合：,應(yīng)力集中：塑性或組織不均勻材料不考慮： 因?yàn)樗苄宰冃慰蓮浹a(bǔ)應(yīng)力變化,組織均勻的低塑性材料：考慮,三、變應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算（第三章中詳講） 1失效：疲勞斷裂 2疲勞極限：零件在變應(yīng)力作用下到應(yīng)力循環(huán)N次材,料不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力，和r、N有關(guān).,3判別式（分析）： ,四、許用安全系數(shù)S 1目的：使零件工作更可靠，留有余量. 2取法總則：在保證安全可靠的前提下，取得越小越好. 3取決于：的計(jì)算精確度,材料性能 零件的重要程度

3、（理想狀態(tài)，往往做不到）,4取值：S=（1.24） 查P15 表2.2 工作中：a.習(xí)慣,b.手冊(cè),五、提高零件強(qiáng)度的措施：（改進(jìn)措施） 1、改善零件結(jié)構(gòu)形狀 機(jī)械：噴丸 2、改善零件表面的物理狀態(tài) 化學(xué)：熱處理（滲碳、滲氮） 物理：熱處理（調(diào)質(zhì)、正火）,集中載荷：均布載荷,等強(qiáng)度：,合理截面,減少應(yīng)力集中, ,2-3 機(jī)械零件的表面強(qiáng)度,靜止面接觸 表面擠壓強(qiáng)度 動(dòng)面接觸 表面磨損強(qiáng)度 動(dòng)靜面接觸 表面接觸疲勞強(qiáng)度,潘存云教授研制,潘存云教授研制,一、 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度,如齒輪、凸輪、滾動(dòng)軸承等。,機(jī)械零件中各零件之間的力的傳遞，總是通過兩個(gè)零件的接觸形式來實(shí)現(xiàn)的。常見兩機(jī)械零件的接觸形式

4、為點(diǎn)接觸或線接觸。,機(jī)械零件的接觸應(yīng)力通常是隨時(shí)間作周期性變化的，在載荷重復(fù)作用下，首先在表層內(nèi)約20m處產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴(kuò)展(潤滑油被擠迸裂紋中將產(chǎn)生高壓，使裂紋加快擴(kuò)展，終于使表層金屬呈小片狀剝落下來，而在零件表面形成一些小坑 ，這種現(xiàn)象稱為渡勞點(diǎn)蝕。,潘存云教授研制,潘存云教授研制,兩個(gè)零件在受載前是點(diǎn)接觸或線接觸。受載后，由于變形其接觸處為一小面積，通常此面積甚小而表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。這時(shí)零件強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。,接觸失效形式常表現(xiàn)為,疲勞點(diǎn)蝕。,后果：減少了接觸面積、損壞了零件的光滑表面、降低了承載能力、引起振動(dòng)和噪音。,潘存云教授研制,潘存云

5、教授研制,由彈性力學(xué)可知，應(yīng)力為：,對(duì)于鋼或鑄鐵取泊松比 1=2=0.3 , 則有簡化公式。,上述公式稱為赫茲(HHertz)公式,“”用于外接觸， “”用于內(nèi)接觸。,潘存云教授研制,H 最大接觸應(yīng)力或赫茲應(yīng)力;,b 接觸長度;,Fn 作用在圓柱體上的載荷;,綜合曲率半徑;,綜合彈性模量; E1、 E2 分別為兩 圓柱體的彈性模量。,接觸疲勞強(qiáng)度的判定條件為,提高措施：,增大綜合曲率半徑 點(diǎn)面；外接觸內(nèi)接觸 提高零件的表面應(yīng)力 采用粘度均勻的潤滑油,二、表面擠壓強(qiáng)度 分析：擠壓應(yīng)力 破壞形式a.塑性變形（塑材） b.壓塌（脆） 計(jì)算 說明： 1）A 接觸面在力作用下垂直方向的投影 2）p 1、p 2取小的一個(gè),三、表面磨損強(qiáng)度（耐磨性） 失效形式：磨損 主參量：磨損量 因?yàn)槟p量不好算，但磨損和力、速度、溫度有關(guān),P P PV PV V V, 控制計(jì)算,控制溫升，功率損耗.,提高措施,（條件性計(jì)算）,2-4 機(jī)械零件的剛度 ,概念和計(jì)算 人結(jié)構(gòu)上按經(jīng)驗(yàn)來保證,2-5.6.7.8（簡介） 作業(yè)2-1.2.3,機(jī)械零件失效實(shí)例：,失效原因: 強(qiáng)度、剛度、耐磨性、振動(dòng)穩(wěn)定性、溫度等 原因。,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示： 斷裂僅占4.79%; 腐蝕、磨損、疲勞破壞占73.88%。,這是主要失效原因。,機(jī)械現(xiàn)代