第2章 机械零件的工作能力(2014).

1、第章第章 机械零件的工作能力和计算准则机械零件的工作能力和计算准则1 载荷和应力的分类载荷和应力的分类3 3 机械零件的表面强度机械零件的表面强度2 2 机械零件的强度机械零件的强度工作能力工作能力: :1 1、零件的工作能力、零件的工作能力不发生失效时安全工作的限度不发生失效时安全工作的限度。2 2、工作能力也具有多样性、工作能力也具有多样性 承载、耐压、耐温、耐变形等承载、耐压、耐温、耐变形等3 3、同一种零件也有多种不同的工作能力、同一种零件也有多种不同的工作能力4 4、失效、失效零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能时。零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能时。5 5、常见失效形式、常

2、见失效形式 破裂或塑性变形；破裂或塑性变形； 弹性变形过大；弹性变形过大； 表面磨损、胶合；表面磨损、胶合； 打滑；打滑； 联接松动性。联接松动性。6 6、计算准则：、计算准则： 针对某种失效形式、为满足某种工作能力而建立的针对某种失效形式、为满足某种工作能力而建立的设计准则设计准则一、载荷一、载荷1.1.静载荷静载荷-大小方向不随时间变化大小方向不随时间变化2.2.变载荷变载荷-随时间作周期性或非周期性变化的载荷随时间作周期性或非周期性变化的载荷 1 载荷和应力的分类载荷和应力的分类3.3.设计计算中涉及设计计算中涉及-名义载荷和计算载荷名义载荷和计算载荷 计算载荷计算载荷(F(Fc c、P

3、 Pc c、T Tc c) )= =载荷系数载荷系数名义载荷名义载荷4.载荷系数主要由动力机和工作机的工作性能决定载荷系数主要由动力机和工作机的工作性能决定1.静应力：大小方向不随时间变化静应力：大小方向不随时间变化2.变应力：大小方向随时间变化的应力变应力：大小方向随时间变化的应力二、应力二、应力自动跳到后面，请退出，手动暂停自动跳到后面，请退出，手动暂停疲劳曲线3.变应力具有多样性变应力具有多样性,但可以归纳为但可以归纳为: 对称循环、脉动循环、非对称循环变应力对称循环、脉动循环、非对称循环变应力三种基本类型三种基本类型s sm平均应力；平均应力；s sa应力幅值应力幅值s smax最大应

4、力；最大应力； s smin最小应力最小应力r 循环特性（征）循环特性（征）2minmaxmsss2minmaxasssmaxminssr4.变应力通常可用变应力通常可用5个参数来描述个参数来描述疲劳曲线r r = -1= -1对称循环应力对称循环应力r r=0=0脉动循环应力脉动循环应力r r=1=1静应力静应力 疲劳曲线材料疲劳的两材料疲劳的两种类别种类别 循环特性（征）：循环特性（征）：maxminssr静应力静应力只能由只能由静载荷静载荷产生，产生，变应力变应力可能由可能由变载荷变载荷或或静载荷静载荷产生。产生。t t0 0 a a在变应力下，零件的主要失效形式为：在变应力下，零件的主

5、要失效形式为：疲劳破坏疲劳破坏疲劳曲线 6.6.名义应力名义应力-由名义载荷求出的应力由名义载荷求出的应力7.7.计算应力计算应力-由计算载荷求出的应力由计算载荷求出的应力零件工作零件工作 承受载荷承受载荷 载荷欲使零件失效载荷欲使零件失效零件据自身结构、零件据自身结构、材料反抗失效材料反抗失效反抗失效失效反抗失效失效 解决办法：合理设计解决办法：合理设计遵循设计准则遵循设计准则疲劳曲线2 2 机械零件的强度机械零件的强度强度准则强度准则强度：零件抵抗强度：零件抵抗断裂断裂、塑变塑变、疲劳破坏疲劳破坏的能力。的能力。方法方法1 1：ss或或limsssSlimS判断危险截面的最大应力判断危险截

6、面的最大应力( (s s, , ) )是否小于是否小于或等于许用应力或等于许用应力( (s s, ) )疲劳曲线方法方法2 2：limssssSSlimSS 判断危险截面的实际安全系数是否大于或等于判断危险截面的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数许用安全系数疲劳曲线静应力强度静应力强度2. 2. 复合应力的塑性材料零件：复合应力的塑性材料零件： 用第三或第四强度理论进行强度计算用第三或第四强度理论进行强度计算静应力下零件失效静应力下零件失效 :塑性变形或断裂塑性变形或断裂1. 单向应力的塑性材料零件：单向应力的塑性材料零件： 取屈服极限为极限应力取屈服极限为极限应力, 不考虑应力集中。不考

7、虑应力集中。3,42222ssssssTbTb疲劳曲线变应力强度：变应力强度： 变应力工作零件失效形式：疲劳断裂变应力工作零件失效形式：疲劳断裂疲劳极限疲劳极限s srNrN ：循环特性一定的应力循环特性一定的应力, ,作用作用N N次而不发生次而不发生 疲劳破坏的最大应力疲劳破坏的最大应力s srNrN影响疲劳极限的因素：影响疲劳极限的因素： 循环特性循环特性, ,循环次数循环次数, ,应力集中应力集中, ,零件尺寸零件尺寸, ,表面状态表面状态疲劳曲线3 3 机械零件的表面强度机械零件的表面强度表面强度分为三种表面强度分为三种: :A.A.表面接触强度表面接触强度B.B.表面挤压强度表面挤

8、压强度C.C.表面磨损强度表面磨损强度疲劳曲线一、表面接触强度一、表面接触强度1.1.静载荷作用时的失效形式静载荷作用时的失效形式: : 脆性材料脆性材料-表面压碎表面压碎 塑性材料塑性材料-表面塑性变形表面塑性变形计算条件计算条件maxmaxHHss疲劳曲线失效为疲劳破坏失效为疲劳破坏( (表面疲劳磨损表面疲劳磨损) )计算准则计算准则-maxHHss2.变载荷作用下的表面强度变载荷作用下的表面强度:疲劳曲线二、表面挤压强度二、表面挤压强度1.1.挤压应力挤压应力2.2.失效形式失效形式-压碎和塑性变形压碎和塑性变形3.3.挤压应力的分布挤压应力的分布4.4.条件性简化计算挤压应力条件性简化计算挤压应力5.5.计算公式计算公式PPAFss三、表面磨损强度三、表面磨损强度条件性计算条件性计算1 1、滑动速度低、载荷大时限制表面压强、滑动速度低、