机械零件的工作能力和

1、第第2 2章章 机械零件的工作能力和机械零件的工作能力和计算准则计算准则 机械零件的工作能力反映了零件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：零件的最基本准则。设计人员的任务：设计出合格的零件，使它具有一定的设计出合格的零件，使它具有一定的工作能力，抵抗失效。工作能力，抵抗失效。重点、难点重点、难点主要内容主要内容1.失效：失效：零件不发生失效时的安全工作限度。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。为防止失效而制定的判断条件。 2.2.工作能力：工作能力：3.3.工作能力计算准则：工作能

2、力计算准则：机械零件丧失工作能力或达不到设计机械零件丧失工作能力或达不到设计者要求的性能。者要求的性能。 总之总之：计算量计算量 许用量许用量 不同的失效形式不同的失效形式 不同的工作能力不同的工作能力 不同的计不同的计算准则。算准则。 2.1 2.1 载荷与应力的分类载荷与应力的分类1. 1. 载荷的分类载荷的分类 2. 应力的分类应力的分类 应力计算应力计算载荷名义应力名义载荷载荷应力变应力变载荷静应力静载荷载荷图2.2非稳定变应力对称循环变应力脉动循环变应力非对称循环变应力稳定变应力变应力描述变应力特性的主要参数有：应力循环特性。 maxmin,minmaxam应力分类2.2 2.2 机

3、械零件的强度机械零件的强度2.2.1 2.2.1 判断零件强度的方法判断零件强度的方法（1 1）判断危险截面处的最大计算应力是）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。否小于或等于许用应力。 强度条件：强度条件： （2.1） SSlimlim,SSSSlimlim（2.2） 强度条件： 2.2.2 2.2.2 静应力强度静应力强度 在静应力下工作的零件，其主要失效形式是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。塑性变形或断裂。（2 2）判断危险截面处的实际安全系数是）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。否大于或等于许用安全系数。强度条件公式为（2.1

4、）或 （2.2） 应力集中。求计算应力时可不考虑,lims2.复合应力时的复合应力时的塑性材料塑性材料零件零件根据第三或第四强度理论来确定其强度条件。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) 222234TbTbslim1.1.单向应力时的单向应力时的塑性材料塑性材料零件零件 SSSSSSSSTssbs22222或 (2.4)复合安全系数：复合安全系数：3.3.允许少量塑性变形的零件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可根据允许达到一定塑性变形时的载荷进行强度计算。行强度计算。 2.2.2 2.2.2 静应力强度静应力强度4.4.脆性材料和低塑性材

5、料的零件脆性材料和低塑性材料的零件 公式（公式（2.12.1）和（）和（2.22.2）中的极限应力为）中的极限应力为材料的强材料的强度极限度极限。对组织不均匀的材料，在计算时不考虑应。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。力集中。组织均匀的低塑性材料应考虑应力集中。2.2.3 变应力强度变应力强度(ch3) 在变应力下工作的零件，其主要失效形式在变应力下工作的零件，其主要失效形式是是疲劳断裂疲劳断裂。应用（应用（2.12.1）-(2.4)-(2.4)计算疲劳计算疲劳强度时，其强度时，其极限应力为疲劳极限。极限应力为疲劳极限。rlim安全系数的选择原则：

6、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。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：自学内容可遵循一定原则选用许用安全系数：自学内容P15 P15 。2.2.4 2

7、.2.4 许用安全系数许用安全系数2.3 2.3 机械零件的表面强度机械零件的表面强度整体强度整体强度表面强度表面强度静强度静强度疲劳强度疲劳强度静应力下的强度静应力下的强度变应力下的强度变应力下的强度表面磨损强度表面磨损强度表面挤压强度表面挤压强度表面接触强度表面接触强度表面接触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在滑动摩擦下工作的零件挤压应力下的强度挤压应力下的强度 应力的分布规律：应力的分布规律：表面接触应力分布 12212121max111EEbFH2.3.1 2.3.1 表面接触强度表面接触强度表面接触应力：表面接触应力： 局部小面积上产生的接触应力局部小面积上产生

8、的接触应力表面疲劳磨损表面疲劳磨损疲劳点蚀，简称点蚀。疲劳点蚀，简称点蚀。 主要失效形式：主要失效形式：1 1）静应力下：）静应力下：脆性材料脆性材料表面压溃；表面压溃；塑性材料塑性材料表面塑性变形表面塑性变形2 2）变应力下：）变应力下： 后果：后果：2.3.1 2.3.1 表面接触强度表面接触强度点蚀的形成和润滑油的关系：点蚀的形成和润滑油的关系：不发生失效的强度条件：不发生失效的强度条件： HHmax2.3.22.3.2提高表面接触强度的主要措施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。增大接触表面的综合曲率半径。将外接触改为内接触。将外接触改为内接触。将点接触改为线接触。将

9、点接触改为线接触。采用粘度较高的润滑油。采用粘度较高的润滑油。提高接触表面的加工质量。提高接触表面的加工质量。提高零件表面硬度。提高零件表面硬度。降低计降低计算应力算应力提高许用应力提高许用应力例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： 212121maxmaxmax1111111111:1:1:cbacbacHbHaH483. 0:783. 0:1:maxmaxmaxcHbHaH图2.10 挤压应力：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。2.3.32.3.3表面挤压强度表面挤压强度主要失效形式：主要

10、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：挤压强度条件：pp2.3.4 2.3.4 表面磨损强度表面磨损强度 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 pp 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。 pvpv 2.4机械零件的刚度机械零件的刚度2.5 机械零件的冲击强度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机械零件的振动稳定性2.8机械零件的可靠性机械零件的可靠性 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 vv 重点：重点：难点：难点：载荷与应力的分类；机