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2020-06-27 07:51

  主要内容载荷与应力分类_物理_自然科学_专业资料。第2章 机械零件的工作 能力和计算准则 ? 主要内容:载荷与应力的分类;机械零件的 强度;机械零件的 刚度;机械零件的冲击强 度;温度对机械零件工作能力的影响;机械 零件的振动稳定性 ;机械零件的可靠

  第2章 机械零件的工作 能力和计算准则 ? 主要内容:载荷与应力的分类;机械零件的 强度;机械零件的 刚度;机械零件的冲击强 度;温度对机械零件工作能力的影响;机械 零件的振动稳定性 ;机械零件的可靠性。 ? 重点:载荷与应力的分类; ? 机械零件的强度。 ? 难点:机械零件的表面强度 2020/2/6 1 第2章 机械零件的工作能力和 计算准则 设计人员的任务: 设计出合格的零件,使它具有一定的工作能 力,抵抗失效。 1. 失效: 机械零件丧失工作能力或达不 到设计者要求的性能。 2 . 工作能力: 零件不发生失效时的安全工作限度。 3 . 工作能力计算准则: 为防止失效而制定的判断条件。 2020/2/6 2 第2章 机械零件的工作能力和 计算准则 不同的失效形式 不同的工作能力 算准则。 不同的计 如:轴 疲劳断裂 弯曲变形 强度问题 刚度问题 计算应力《许用应力 计算变形量《许用变形量 总之:计算量< 许用量 2020/2/6 3 第2章 机械零件的工作能力和 计算准则 2.1 载荷与应力的分类 1. 载荷的分类 2. 应力的分类 载? ? ?荷 计 名算 义? ? 载 载计 名 荷 荷算 义应 应 ? ? ?应力 力 力 载荷 ???变 静载 载? ? 荷 荷变 静应 应???力 力 应力 2020/2/6 图2.2 4 2.1 载荷与应力的分类 ? ?非对称循环变应力 变应力????稳定变应力????脉 对动 称循 循环 环变 变应 应力 力 ??非稳定变应力 描述变应力特性的主要参数有:?ma,? xmi,n ?m,?a,? ? -应力循环特性。 图2.1 ? ? ? min ? max 2020/2/6 5 2.2 机械零件的强度 2.2.1 判断零件强度的方法 (1)判断危险截面处的最大计算应力是 否小于或等于许用应力。 强度条件: ? ? ? ? ?? ?, ?? ?? ?, ?? ? ? ? ? ? ? ? lim S? ? lim ? ?? ? ? ?S ? ? ?? (2.1) (2)判断危险截面处的实际安全系数是 否大于或等于许用安全系数。 2020/2/6 6 2.2 机械零件的强度 强度条件: S? ? ? lim ? ? ?S ? ???? S? ? ? lim ? ? ?S? ? ? ? ?? 2.2.2 静应力强度 (2.2) 在静应力下工作的零件,其主要失效形式是 塑性变形或断裂。 1.单向应力时的塑性材料零件 2020/2/6 7 2.2 机械零件的强度 按照不发生塑性变形的条件进行强度计算。强度条 件公式为(2.1)或(2.2), ?lim??s或?lim??s,计算 ?,?时可不考虑应力 2.复合应力时的塑性材料零件 根据第三或第四强度理论来确定其强度条件。 ?? 强度条件: ?b2 ?4?T2 ?[?]?? ? (2.3) ? ? ?b2 ?3?T2 ?????? 2020/2/6 8 2.2 机械零件的强度 复合安全系数: S? ?s ??S?或 S? S?S? ??S? ?b2?????? ?ss????2?T2 S?2?S?2 (2.4) 3.允许少量塑性变形的零件 可根据允许达到一定塑性变形时的载荷进 行强度计算。 2020/2/6 9 2.2 机械零件的强度 4.脆性材料和低塑性材料的零件 公式(2.1)和(2.2)中的极限应力为材料的强 度极限。对组织不均匀的材料,在计算时不考虑应力 集中。组织均匀的低塑性材料应考虑应力集中。 2.2.3 变应力强度(ch3) 在变应力下工作的零件,其主要失效形式是疲劳 断裂。永乐国际应用(2.1)--(2.4)计算疲劳强度时,其极限 应力为疲劳极限。 2.2.4 许用安全系数 2020/2/6 10 2.2 机械零件的强度 在许用安全系数中要考虑的因素有:1)载荷和 应力的性质和计算的准确性;2)材料的性质和材质 的不均匀性;3)零件的重要程度;4)工艺质量和 探伤水平;5)运转条件;6)环境状况等。 安全系数的选择原则: 在保证安全、可靠的前提下,尽可能选用较 小的许用安全系数。 2020/2/6 11 2.3 机械零件的表面强度 表面强度分为三种: 1)表面接触强度;2)表面挤压强度; 3) 表面磨损强度。 2.3.1表面接触强度 表面接触强度: 表面接触应力:局部小面积上产生的压应力 2020/2/6 12 应力的分布规律: 上下左右对称,最大应力 位于接触面宽中线 ? ? H max ? F ? ? ? ? ? ?b ?1 ? ? ?12 ? 1? ?21 ? ? ρ2 ? E1 E2 ? 2020/2/6 表面接触应力分布 13 主要失效形式: 1)静应力下: 脆性材料——表面压溃; 塑性材料——表面塑性变形 2)变应力下: 表面疲劳磨损——疲劳点蚀, 简称点蚀。 后果: 2020/2/6 14 点蚀的形成和润滑油的关系: 不发生失效的强度条件: ? ??? ? Hmax Hmax 2.3.2提高表面接触强度的主要措施 ——增大接触表面的综合曲率半径。 ——将外接触改为内接触。 ——将点接触改为线接触。 ——采用粘度较高的润滑油。 ——提高零件表面硬度。 ——提高接触表面的加工质量。 2020/2/6 15 例2.2 求图2.10所示三种圆柱体接触的最大接触应 力之比,其他工作条件均相同,尺寸已知。 解: ? H max a : ? H max b : ? H max c ? 1 : ?a 1 : ?b 1 ?c 1 ?1?1 ?a ?1 ?2 1 ?1?1 ?b ?1 ?2 图2.10 1 ?1?1 ?c ?1 ?2 ? ? ? H m a: aH x m b: aH x m c? a1 x :0 .7:8 0 .43 83 2020/2/6 16 2.3.3表面挤压强度 挤压应力:通过局部配合面间的接触来传递载 荷的零件,在接触面上的压应力叫挤压应力。 主要失效形式: 塑性材料—— 表面塑性变形; 脆性材料—— 表面破碎。 挤压强度条件: ?p ???p? 2020/2/6 17 2.3.4表面磨损强度 在滑动摩擦下工作的零件,常因过度磨损而失 效。影响磨损的因素很多,而且比较复杂,通常采 用条件性计算。 1)滑动速度低、载荷大时,可只限制工作表面的 压强,即 p??p? 2)滑动速度较高时,还要限制摩擦功耗,以免工作 温度过高而使润滑失效。 pv??pv? 2020/2/6 18 3)高速时还要限制滑动速度,以免由于速度过高 而加速磨损,降低零件工作寿命,即 v??v? 2.4机械零件的刚度 2.5 机械零件的冲击强度 2.6 温度对机械零件工作能力的影响 2.7 机械零件的振动稳定性 2.8机械零件的可靠性 2020/2/6 19 思考题: 1 何谓失效?失效是否就是破坏? 2 零件的计算准则与失效形式有什么关系?常用的 有哪些准则?它们是针对什么失效形式而建立的? 3 解释以下术语:静载荷,变载荷,名义载荷,计 算载荷,静应力,变应力,最大计算应力(最大应力) 4 何谓变应力的循环特性r?对静应力、脉动循环变 应力和对称循环变应力其r值各为多少,其 ? m ,? a 各为多少? 2020/2/6 20 5 变应力只能由变载荷产生吗?静载荷只能产生 静应力吗? 6 静应力强度计算时,塑性材料的零件,其极限 应力应为 ,脆性材料的零件,其极限应力应 为 。疲劳强度计算时,极限应力应为 。 、 7 判断零件强度的方法有哪两种 ? 8 根据接触状态和工作条件不同,零件的表面强度 分为哪三种 ? 9 依靠表面接触工作的零件,你知道的有哪些? 10 重型机械中,常见到内接触的零件,为什么? 11 疲劳点蚀是如何产生的? 12 提高零件表面强度的措施有哪些? 2020/2/6 21 ? 静应力 ? 非对称循环 ? 对称循环 脉动循环 ? t t t t 图2.1 应力的类型 2020/2/6 22 ? 2Ρ ? Ρ1 ? Ρ1 ? Ρ2 图 2.10 例 题 2.2 2020/2/6 23 图2.2在静载荷下,随时间变化的变应力 2020/2/6 24

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