机械设计基础 力学基础

1、工业设计的机械基础，1机械零件的工作能力和变形形式，2轴向拉伸和压缩，3剪切和挤压，4圆轴扭转，5弯曲和6疲劳强度概述，第三章机械设计的机械基础，1机械零件的工作能力和变形形式，1。机械零件的工作能力，工作能力：机械零件无故障的安全工作极限。故障：零件失去工作能力或不符合设计要求。失效，常见失效形式：断裂、塑性变形、疲劳失效、表面磨损、过度弹性变形、连接松动、滑动等。对于受载零件，零件的工作能力是承载能力，主要包括强度和刚度。强度是指零件在外部载荷下抵抗断裂和塑性变形的能力。刚度：指零件在外部载荷下抵抗过度弹性变形的能力。刚度不足会影响强度和加工精度。2.机械零件变形的基本形式，1。拉伸，2。

2、压缩，3。挤压和剪切，4。扭转，5。弯曲，2轴拉伸和压缩，1。横截面上的内力和应力，F，F，外力，平衡方程：FX=0，FA应力：横截面上单位面积的内力。应力单位：兆帕=牛顿/平方毫米不可能根据应力来判断轴的强度。金属材料力学性能，低碳钢拉伸力学性能，标准试样尺寸d0和L0，拉伸试验力-伸长率图，消除尺寸影响：F应力=F/A0 l应变=l/L0，应力-应变图，弹性阶段：Oa截面ab截面，弹性变形，a点应力比例极限，b点应力弹性极限。屈服阶段：bc截面，当载荷不增加时，应变明显增加，阻力损失，这称为屈服现象，c点最低点的应力屈服极限为S.Lim=s，强化阶段：cd截面，增加变形，增加张力，称为材料

3、强化，应力强度极限b在最高点d处。颈缩阶段：在截面de处，试样局部变薄，发生颈缩，进一步变形所需的张力降低，试样在点E处断裂。铸铁在拉伸时的力学性能，弹性变形，无直线部分，无屈服现象和颈缩现象，断裂时强度极限低，应变小，lim=b，金属材料在压缩时的力学性能，铸铁的抗压强度大于抗拉强度。胡克定律和泊松比，在低碳钢的拉伸试验中，应力与比例极限内的应变成正比。E弹性模量，碳钢E=190210 GPa一般、iii。轴向拉伸和压缩的强度条件，轴向拉伸和压缩时应满足零件的强度条件：lim，塑性材料：lim=s，脆性材料：lim=b。在实际强度计算中，必须留出一定的安全裕度并引入许用应力。s安全系数，其值

4、应适当，请参考手册。轴向拉伸和压缩的强度条件：危险横截面积，mm2；轴向力，n；压力，MPa。第四，应力集中，零件截面突然变化，应力急剧增加，即应力集中。应力集中往往是零件失效的根源。零件截面突变越明显，应力集中越大。因此，在设计零件时，应减少截面的突然变化。示例：钢包吊杆横截面为矩形，尺寸如图所示。吊杆材料的许用应力为80兆帕，钢包重量为8kN，铁水最大重量可达30kN。试着检查吊杆的强度。3剪切和挤压，FS剪切力，F挤压力，剪切强度，挤压强度，当两个部分相互挤压时，挤压表面受到挤压应力：4圆轴的旋转导致轴在外部耦合力矩的作用下绕轴旋转，即扭转变形。一对大小相等方向相反的力作用在物体的对称面

5、上。扭矩图，正负扭矩：右手螺旋尺，拇指远离横截面为正，拇指指向横截面为负，剪应力分布如图所示，扭转强度条件为：5弯曲，外力垂直于杆的轴线，使轴线由直线变为曲线，即b1.弯曲内力，弯矩：M=FRAL1-F1(L1-a)，剪力：FS=FRA-F1，弯矩加或减：交流截面：M(x)=FRAx (0 xa)，断路器截面：m (x)=frax-f (x-a)疲劳强度汇总：1。负荷和应力的分类，负荷的分类，不均匀负荷和机器运行时的不均匀分布，所以：实际负荷名义负荷，k负荷系数，应力的分类，r=-1对称循环应力，r=0脉动循环应力，不对称循环应力，静态应力只能由静态负荷产生，可变应力可能由可变负荷或静态负荷产生。在变应力下，零件的主要失效形式是疲劳失效，最大应力远小于材料的极限应力。疲劳断裂：脆性突然断