機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則

1、第一章 機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則（此處所講為總的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，以后各零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的具體表達(dá)形式雖然不同，但本質(zhì)一樣，只是由于零件本身的特性和設(shè)計(jì)者所用的慣例不同）設(shè)計(jì)人員的任務(wù)：設(shè)計(jì)出合格的零件，使它具有一定的工作能力，抵抗失效。1 失效： 2 工作能力：3 工作能力計(jì)算準(zhǔn)則： 不同的失效形式 不同的工作能力 不同的計(jì)算準(zhǔn)則。疲勞斷裂彎曲變形軸強(qiáng)度問題剛度問題計(jì)算應(yīng)力許用應(yīng)力計(jì)算變形量許用變形量如：總之：計(jì)算量許用量 2.1 載荷與應(yīng)力的分類1 載荷的分類 2 應(yīng)力的分類 圖2.1在靜載荷下，隨時(shí)間變化的變應(yīng)力tt 靜應(yīng)力描述變應(yīng)力特性的主要參數(shù)有：應(yīng)力循環(huán)特性。 對(duì)稱循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)非對(duì)稱循環(huán)圖

2、2.2 應(yīng)力的類型 2.2 機(jī)械零件的強(qiáng)度2.2.1 判斷零件強(qiáng)度的方法（1）判斷危險(xiǎn)截面處的最大計(jì)算應(yīng)力是否小于或等于許用應(yīng)力。 強(qiáng)度條件： （2.1） （ （2）判斷危險(xiǎn)截面處的實(shí)際安全系數(shù)是否大于或等于許用安全系數(shù)。強(qiáng)度條件： （2.2） 2.2.2 靜應(yīng)力強(qiáng)度 在靜應(yīng)力下工作的零件，其主要失效形式是塑性變形或斷裂。1.單向應(yīng)力時(shí)的塑性材料零件按照不發(fā)生塑性變形的條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。強(qiáng)度條件公式為（2.1）或（2.2），2.復(fù)合應(yīng)力時(shí)的塑性材料零件根據(jù)第三或第四強(qiáng)度理論來確定其強(qiáng)度條件。強(qiáng)度條件： (2.3) 復(fù)合安全系數(shù)： (2.4) 3.允許少量塑性變形的零件 可根據(jù)允許達(dá)到一定塑性變

3、形時(shí)的載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.脆性材料和低塑性材料的零件 公式（2.1）和（2.2）中的極限應(yīng)力為材料的強(qiáng)度極限。因不連續(xù)組織在零件內(nèi)部引起的局部應(yīng)力集中要遠(yuǎn)大于零件形狀和機(jī)械加工等引起的局部應(yīng)力集中，所以對(duì)組織不均勻的材料，在計(jì)算時(shí)不考慮應(yīng)力集中。組織均勻的低塑性材料應(yīng)考慮應(yīng)力集中。2.2.3 變應(yīng)力強(qiáng)度 在變應(yīng)力下工作的零件，其主要失效形式是疲勞斷裂。應(yīng)用（2.1）-(2.4)計(jì)算疲勞強(qiáng)度時(shí)，其極限應(yīng)力為疲勞極限。2.2.4 許用安全系數(shù) 在許用安全系數(shù)中要考慮的因素有：1）載荷和應(yīng)力的性質(zhì)和計(jì)算的準(zhǔn)確性；2）材料的性質(zhì)和材質(zhì)的不均勻性；3）零件的重要程度；4）工藝質(zhì)量和探傷水平；5）運(yùn)轉(zhuǎn)條

4、件；6）環(huán)境狀況等。安全系數(shù)的選擇原則：在保證安全、可靠的前提下，盡可能選用較小的許用安全系數(shù)。 安全系數(shù)過小，機(jī)器可能不夠安全；安全系數(shù)過大，在材料、加工、運(yùn)輸?shù)确矫娌环辖?jīng)濟(jì)原則，且機(jī)器笨重。 不同的機(jī)器制造部門，常有自己制定的許用應(yīng)力和許用安全系數(shù)的專用規(guī)范。沒有規(guī)范的可遵循以下原則選用許用安全系數(shù)：自學(xué)內(nèi)容P15 。2.3 機(jī)械零件的表面強(qiáng)度 表面強(qiáng)度分為三種：1）表面接觸強(qiáng)度；2）表面擠壓強(qiáng)度；3）表面磨損強(qiáng)度。2.3.1表面接觸強(qiáng)度 表面接觸強(qiáng)度：表面接觸應(yīng)力：表2.3圖。 應(yīng)力的分布規(guī)律：上下左右對(duì)稱，最大應(yīng)力位于接觸面寬中線處。 主要失效形式：1）靜應(yīng)力下：脆性材料表面壓潰；塑

5、性材料表面塑性變形；2）變應(yīng)力下：表面疲勞磨損疲勞點(diǎn)蝕，簡(jiǎn)稱點(diǎn)蝕。 點(diǎn)蝕的形成過程： 后果： 點(diǎn)蝕的形成和潤(rùn)滑油的關(guān)系： 不發(fā)生失效的強(qiáng)度條件：2.3.2提高表面接觸強(qiáng)度的主要措施增大接觸表面的綜合曲率半徑。將外接觸改為內(nèi)接觸。將點(diǎn)接觸改為線接觸。采用粘度較高的潤(rùn)滑油。提高零件表面硬度。提高接觸表面的加工質(zhì)量。例2.2 求圖2.10所示三種圓柱體接觸的最大接觸應(yīng)力之比，其他工作條件均相同，尺寸已知。解：2.3.3表面擠壓強(qiáng)度 擠壓應(yīng)力：通過局部配合面間的接觸來傳遞載荷的零件，在接觸面上的壓應(yīng)力叫擠壓應(yīng)力。主要失效形式：塑性材料表面塑性變形；脆性材料表面破碎。擠壓強(qiáng)度條件：2.3.4表面磨損強(qiáng)度 在滑動(dòng)摩擦下工作的零件，常因過度磨損而失效。影響磨損的因素很多，而且比較復(fù)雜，通常采用條件性計(jì)算。1）滑動(dòng)速度低、載荷大時(shí)，可只限制工作表面的壓強(qiáng)，即2）滑動(dòng)速度較高時(shí)，還要限制摩擦功耗，以免工作溫度過高而使?jié)櫥А?）高速時(shí)還要限制滑動(dòng)速度，以免由于速