第13章 機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ).ppt

機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)主講人 項(xiàng)忠霞聯(lián)系電話 27401009E mail xiangzhx 主要內(nèi)容 參考書(shū)1 機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì) 第1版張策主編 20042 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械零件 類(lèi)教材答疑時(shí)間課前 課后 實(shí)習(xí)中心模型室 根據(jù)需要安排 交作業(yè)時(shí)間每周五考試成績(jī)分配平時(shí)10 實(shí)驗(yàn)10 期末80 考試時(shí)間第15周周五 注意事項(xiàng) 本課程所涉及的先修課程 工程材料 非金屬材料 金屬材料及熱處理 工程制圖 設(shè)計(jì)的圖形表達(dá) 機(jī)械制造基礎(chǔ) 冷加工工藝 熱加工工藝 互換性與技術(shù)測(cè)量 解決精度設(shè)計(jì)問(wèn)題 理論力學(xué) 解決力分析與動(dòng)力計(jì)算 材料力學(xué) 解決強(qiáng)度分析問(wèn)題 機(jī)械原理 解決機(jī)械的方案設(shè)計(jì) 第十三章機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 13 1機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 一 機(jī)械零件的失效及其類(lèi)型 失效 機(jī)械零件喪失了規(guī)定的功能或達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn) 工作能力 在不發(fā)生失效的條件下 零件所能安全工作的標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)算準(zhǔn)則 針對(duì)各種不同的失效形式得到的判定零件工作能力的條件 二 機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則 強(qiáng)度準(zhǔn)則 剛度準(zhǔn)則 振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則 可靠性準(zhǔn)則 確保零件不發(fā)生斷裂破壞或過(guò)大的塑性變形 是最基本的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 分為靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度 確保零件不發(fā)生過(guò)大的彈性變形 高速運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)械的設(shè)計(jì)應(yīng)注重此項(xiàng)準(zhǔn)則 當(dāng)計(jì)及隨機(jī)因素影響時(shí) 仍應(yīng)確保上述各項(xiàng)準(zhǔn)則 三 強(qiáng)度準(zhǔn)則 載荷在零件內(nèi)引起的應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)允許的限度 該限度稱(chēng)為許用應(yīng)力 一 靜強(qiáng)度 1 塑性材料零件的靜強(qiáng)度 1 簡(jiǎn)單應(yīng)力條件下 2 復(fù)合應(yīng)力條件下 極限應(yīng)力為屈服點(diǎn) 2 脆性材料零件的靜強(qiáng)度 1 簡(jiǎn)單應(yīng)力條件下 2 復(fù)合應(yīng)力條件下 極限應(yīng)力為強(qiáng)度極限 3 擠壓強(qiáng)度 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 一 應(yīng)力的種類(lèi) 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 r 0 靜應(yīng)力 常數(shù) 變應(yīng)力 隨時(shí)間變化 平均應(yīng)力 應(yīng)力幅 循環(huán)變應(yīng)力 變應(yīng)力的循環(huán)特性 對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力 r 1 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力 靜應(yīng)力 min r 1 靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例 二 疲勞強(qiáng)度 潘存云教授研制 變應(yīng)力下 零件的損壞形式是疲勞斷裂 疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠(yuǎn)比靜應(yīng)力下材料的強(qiáng)度極限低 甚至比屈服極限低 疲勞斷口均表現(xiàn)為無(wú)明顯塑性變形的脆性突然斷裂 疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結(jié)果 不管脆性材料或塑性材料 零件表層產(chǎn)生微小裂紋 疲勞斷裂過(guò)程 隨著循環(huán)次數(shù)增加 微裂紋逐漸擴(kuò)展 當(dāng)剩余材料不足以承受載荷時(shí) 突然脆性斷裂 疲勞斷裂是與應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 即使用壽命 有關(guān)的斷裂 疲勞斷裂具有以下特征 斷裂面累積損傷處表面光滑 而折斷區(qū)表面粗糙 表面光滑 表面粗糙 潘存云教授研制 潘存云教授研制 二 s N疲勞曲線 用參數(shù) max表征材料的疲勞極限 通過(guò)實(shí)驗(yàn) 可得出如圖所示的疲勞曲線 稱(chēng)為 s N疲勞曲線 在原點(diǎn)處 對(duì)應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為N 1 4 意味著在加載到最大值時(shí)材料被拉斷 顯然該值為強(qiáng)度極限 B 在AB段 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 103 max變化很小 可以近似看作為靜應(yīng)力強(qiáng)度 BC段 N 103 104 隨著N max 疲勞現(xiàn)象明顯 因N較小 特稱(chēng)為 低周疲勞 潘存云教授研制 由于ND很大 所以在作疲勞試驗(yàn)時(shí) 常規(guī)定一個(gè)循環(huán)次數(shù)N0 稱(chēng)為循環(huán)基數(shù) N0與材質(zhì)有關(guān) r稱(chēng)為循環(huán)特性r下的疲勞極限 max N D點(diǎn)以后的疲勞曲線呈一水平線 代表著無(wú)限壽命區(qū) 式中m稱(chēng)為壽命指數(shù) 其值與受載方式和材質(zhì)有關(guān) 實(shí)踐證明 機(jī)械零件的疲勞大多發(fā)生在CD段 該段可用下式方程描述 104 103 疲勞極限曲線 壽命因子 材料的疲勞極限曲線也可用特定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N下 極限應(yīng)力幅與平均應(yīng)力之間的關(guān)系曲線來(lái)表示 特稱(chēng)為等壽命曲線 簡(jiǎn)化曲線之一 簡(jiǎn)化曲線之二 三 等壽命疲勞曲線 實(shí)際應(yīng)用時(shí)常有兩種簡(jiǎn)化方法 潘存云教授研制 簡(jiǎn)化等壽命曲線 極限應(yīng)力線圖 已知A 0 1 D 0 2 0 2 兩點(diǎn)坐標(biāo) 求得A 直線的方程為 A 直線上任意點(diǎn)代表了一定循環(huán)特性時(shí)的疲勞極限 對(duì)稱(chēng)循環(huán) m 0 脈動(dòng)循環(huán) m a 0 2 說(shuō)明C 直線上任意點(diǎn)的最大應(yīng)力達(dá)到了屈服極限應(yīng)力 C 直線上任意點(diǎn)N 的坐標(biāo)為 m a 由三角形中兩條直角邊相等可求得C 直線的方程為 潘存云教授研制 O 而正好落在A G C折線上時(shí) 表示應(yīng)力狀況達(dá)到疲勞破壞的極限值 對(duì)于碳鋼 y 0 1 0 2 對(duì)于合金鋼 y 0 2 0 3 公式中的參數(shù)y 為試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材料常數(shù) 其值由下式?jīng)Q定 當(dāng)應(yīng)力點(diǎn)落在OA G C以外時(shí) 一定會(huì)發(fā)生疲勞破壞 當(dāng)循環(huán)應(yīng)力參數(shù) m a 落在OA G C以?xún)?nèi)時(shí) 表示不會(huì)發(fā)生疲勞破壞 1 受單向恒幅循環(huán)應(yīng)力時(shí)零件的疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的極限應(yīng)力與零件工作應(yīng)力可能的增長(zhǎng)方式有關(guān) 1 2 3 4 許用安全系數(shù) 2 受復(fù)合恒幅循環(huán)應(yīng)力時(shí)零件的疲勞強(qiáng)度 3 受變幅循環(huán)應(yīng)力時(shí)零件的疲勞強(qiáng)度 三 剛度準(zhǔn)則 機(jī)器零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力稱(chēng)為剛度 四 穩(wěn)定性準(zhǔn)則 零件在其平衡位置附近作往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為機(jī)械振動(dòng) 或 五 耐熱性準(zhǔn)則 六 可靠性準(zhǔn)則 串聯(lián) 并聯(lián) 13 2摩擦學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 一 摩擦學(xué)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和主要內(nèi)容 二 摩擦學(xué)失效 三 摩擦學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 一 摩擦狀態(tài) 潤(rùn)滑狀態(tài) 干摩擦 邊界摩擦 流體摩擦 混合摩擦 二 摩擦力 1 固體滑動(dòng)摩擦的摩擦力及其性質(zhì) 最大 靜摩擦力 動(dòng)摩擦力 2 固體滑動(dòng)摩擦摩擦力的計(jì)算 3 液體摩擦的摩擦力 4 滾動(dòng)摩擦的摩擦力 局部靜摩擦力 磨粒磨損 三 磨損及其控制 1 磨合 2 磨損類(lèi)型 疲勞磨損 粘附磨損 腐蝕磨損 按磨損機(jī)理分 粘附磨損 磨粒磨損 疲勞磨損 腐蝕磨損 按磨損機(jī)理分 四 潤(rùn)滑與潤(rùn)滑設(shè)計(jì) 1 無(wú)潤(rùn)滑 2 固體潤(rùn)滑 3 流體潤(rùn)滑 五 潤(rùn)滑劑及其特性 1 潤(rùn)滑劑的基本類(lèi)型 分類(lèi) 液體潤(rùn)滑劑 半固體潤(rùn)滑劑 固體潤(rùn)滑劑 氣體潤(rùn)滑劑 空氣 潤(rùn)滑油 潤(rùn)滑脂 石墨 2 潤(rùn)滑劑的使用性能 3 潤(rùn)滑油 1 粘度 是選擇潤(rùn)滑油的主要依據(jù) 2 粘度指數(shù) 3 閃點(diǎn)