機(jī)械設(shè)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)力學(xué)基礎(chǔ)第1頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1.1 載荷和應(yīng)力1.1.1 機(jī)械零部件的工作能力 工作能力需求強(qiáng)度、剛度耐磨性振動穩(wěn)定性 以傳動為主的零件一般要求有一定的強(qiáng)度和剛度，即在工作負(fù)荷下不發(fā)生破壞和過大的變形；具有相對運(yùn)動并傳力的零件需要有較好的耐磨性；而高速轉(zhuǎn)動的零件則要具有較高的振動穩(wěn)定性。第2頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1.1.2 機(jī)械零件的強(qiáng)度 靜強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度 按工作條件分整體強(qiáng)度表面強(qiáng)度 按破壞部位和破壞形式分強(qiáng)度反映機(jī)械零件承受載荷時抵抗破壞的能力第3頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1.1.

2、3 載荷 靜載荷變載荷 周期性變載荷非周期性變載荷 名義載荷計(jì)算載荷 額定功率或名義功率引入載荷系數(shù)K 計(jì)算載荷=K*名義載荷第4頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1.1.4 應(yīng)力 P113 （a）對稱循環(huán) (b)脈動循環(huán) (c)非對稱循環(huán) 靜應(yīng)力 r=1靜應(yīng)力變應(yīng)力 1.應(yīng)力 循環(huán)特性系數(shù)r=-1 r=0 -1r1第5頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四第6頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四強(qiáng)度極限屈服極限疲勞極限 極限應(yīng)力 脆性破壞，斷裂塑性變形疲勞破壞工作應(yīng)力：按照材料力學(xué)的基本公式求出的、作用在零件剖面上的應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力：零

3、件危險剖面上呈復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時，按照某一強(qiáng)度理論求出、與單向應(yīng)力等效的應(yīng)力。工作應(yīng)力計(jì)算應(yīng)力 2.應(yīng)力 3.極限應(yīng)力 按照強(qiáng)度準(zhǔn)則設(shè)計(jì)機(jī)械零件時，根據(jù)材料性質(zhì)及應(yīng)力種類而采用材料的某個應(yīng)力極限值。第7頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四4.標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限和疲勞曲線 P114 疲勞破壞應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有限壽命疲勞極限工程上常用對稱循環(huán) r=-1 的應(yīng)力極限值 和 作為材料的疲勞極限N0 循環(huán)基數(shù)，對應(yīng)的 和 稱為 疲勞極限第8頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四 影響疲勞極限的因素 1.應(yīng)力集中 2.絕對尺寸 3.表面狀態(tài) 零件的對稱循環(huán)疲勞極限應(yīng)力 5.零

4、件的疲勞極限 P115 第9頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四6.許用應(yīng)力及（許用)安全系數(shù) 安全系數(shù)的采取原則：在保證安全的可靠的前提下，盡可能選擇較小的安全系數(shù) 許用應(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力允許達(dá)到的最大值。在實(shí)現(xiàn)條件下找出極限應(yīng)力值，在現(xiàn)場情況下，考慮各方面的影響，加一個安全系數(shù)。第10頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四7.整體強(qiáng)度和表面強(qiáng)度 整體強(qiáng)度零件受載時在本體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力為整體強(qiáng)度問題，整體強(qiáng)度的形式有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切 零件受載時，在傳力的接觸表面上產(chǎn)生應(yīng)力，引起表面強(qiáng)度問題。 表面強(qiáng)度第11頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)2

5、1分，星期四8.接觸強(qiáng)度 接觸應(yīng)力：是在兩個零件通過點(diǎn)接觸或線接觸傳遞載荷時，在接觸部位產(chǎn)生彈性變形，同時產(chǎn)生的很大的應(yīng)力。第12頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四彈性力學(xué)中的赫茲Hertz公式 -作用在圓柱體上的壓力，N -接觸線長度，mm -綜合曲率半徑 -兩圓柱體材料的泊松比 -材料彈性系數(shù)，E1 E2 圓柱體材 料的彈性模量第13頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1.2 機(jī)械零部件失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則1.2.1 失效形式及對策機(jī)械零部件由于某種原因喪失工作能力而不能正常工作時稱為失效。第14頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期

6、四采用的對策1. 控制零件尺寸2. 合理選擇材料和熱處理方式3. 合理設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)4. 合理使用和維護(hù)第15頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1. 控制零件尺寸 按強(qiáng)度、剛度等工作能力準(zhǔn)則計(jì)算零件尺寸，使在滿足工作要求條件下尺寸盡量緊湊。 1）校驗(yàn)計(jì)算2）設(shè)計(jì)計(jì)算3）計(jì)算承載力第16頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四2. 合理選擇材料和熱處理從考慮強(qiáng)度出發(fā)選擇強(qiáng)度極限高的材料 同樣尺寸的零件可以承受更大載荷而不被破壞從考慮剛度出發(fā)選擇彈性模量較大的材料 相同工況下可以減小變形量從考慮零件的表面硬度和整體韌性出發(fā) 選擇合理的熱處理工藝方法選擇合理的耐磨材料，可以減少磨損第17頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四3. 采用合理的結(jié)構(gòu)4. 合理的使用和維護(hù)第18頁，共19頁，2022年，5月20日，3點(diǎn)21分，星期四1.