机械零件的工作能力和计算准则PPT课件.ppt

机械零件的工作能力反映了零件的抗失效能力 计算准则是设计机械零件的最基本准则 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 1 失效 零件不发生失效时的安全工作限度 为防止失效而制定的判断条件 2 工作能力 3 工作能力计算准则 机械零件丧失工作能力或达不到设计者要求的性能 一 术语 2 计算准则 计算量 许用量 断裂或塑性变形 弹性变形过大 表面磨损 胶合 打滑 联接松动等 3 常见失效形式 3 2 1载荷与应力的分类 二载荷与应力的分类 1 载荷的分类 2 应力的分类 静应力 r 1 4 描述变应力特性的主要参数有 应力循环特性 应力分类 危险截面的最大计算应力 最大应力 5 零件工作 承受载荷 零件据自身结构 材料反抗失效 反抗失效 失效 三 设计准则 6 1 刚度准则 刚度 抵抗弹性变形的能力 机床主轴等弹性变形过大将影响加工精度 7 2 寿命准则 实际使用寿命大于或等于预期寿命 L L 3 温升准则 t t 4 强度准则 强度 零件抵抗断裂 塑变 疲劳破坏的能力 1 方法 2 2 2机械零件的强度 8 2 2 2静应力强度 在静应力下工作的零件 主要失效形式 塑性变形或断裂 2 静应力强度 9 强度条件公式为 2 1 或 2 2 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 2 3 1 单向应力时的塑性材料零件 10 2 4 复合安全系数 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 2 2 2静应力强度 11 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 应用 2 1 2 4 计算疲劳强度时 其极限应力为疲劳极限 12 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 安全系数过小 机器可能不够安全 安全系数过大 在材料 加工 运输等方面不符合经济原则 且机器笨重 不同的机器制造部门 常有自己制定的许用应力和许用安全系数的专用规范 没有规范的可遵循一定原则选用许用安全系数 自学内容P15 2 2 4许用安全系数 13 2 3机械零件的表面强度 静应力下的强度 变应力下的强度 表面接触应力下的强度 在滑动摩擦下工作的零件 挤压应力下的强度 14 应力的分布规律 1 2 2 3 1表面接触强度 表面接触应力 局部小面积上产生的接触应力 赫兹 1881 b F F 15 表面疲劳磨损 疲劳点蚀 简称点蚀 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 后果 2 3 1表面接触强度 16 点蚀的形成和润滑油的关系 不发生失效的强度条件 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 提高接触表面的加工质量 提高零件表面硬度 降低计算应力 提高许用应力 17 2020 1 8 18 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 图2 10 19 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 2 3 3表面挤压强度 主要失效形式 脆性材料 表面塑性变形 表面破碎 塑性材料 挤压强度条件 20 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 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 21 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 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 22 载荷与应力的分类 机械零件的强度 机械零件的表面强度 23 2 1载荷与应力的分类 2 2机械零件的强度 24 1 2 1 1 2 25 26 27 赫兹 1857 1894 德国物理学家 生于汉堡 早在少年时代就被光学和力学实验所吸引 十九岁入德累斯顿工学院学工程 由于对自然科学的爱好 次年转入柏林大学 在物理学教授亥姆霍兹指导下学习 1885年任卡尔鲁厄大学物理学教授 1889年 接替克劳修斯担任波恩大学物理学教授 直到逝世 28 赫兹对人类文明作出了很大贡献 正当人们对他寄以更大期望时 他却于1894年元旦因血中毒逝世 年仅36岁 为了纪念他的功绩 人们用他的名字来命名各种波动频率的单位 简称 赫 赫兹对人类最伟大的贡献是用实验证实了电磁波的存在 1881年 赫兹解出了两弹性体局部接触时弹性体内的应力分布 29 1何谓失效 失效就是破坏 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 思考题 30 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 其各为多少 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 思考题 31 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提高零件表面接触强度的措施有哪些 思考题 32 九江大桥 2007年 月 日凌晨约 时 分一艘佛山籍运沙船 南桂机 行航经 国道九江大桥时撞击九江大桥桥墩 造成 国道九江大桥约 米桥面坍塌 初步分析事故导致桥面有 辆汽车坠入江中 名司乘人员以及 名桥面巡桥工人失踪 33 一座百余人历经两年时间建造的桥 在竣工前夕轰然垮塌 123位正在劳作的建桥工人遭飞来横祸 63人逃生 其中22人受伤 已确证47人死于非命 另有十余人仍被压在碎石之下 生还无望