西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版

第一章

機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)概要

本章論述了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容總綱、設(shè)計(jì)基本知識(shí)和一些共性問題。一、機(jī)械（機(jī)器）的組成二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟三、零件的設(shè)計(jì)步驟四、課程的主要內(nèi)容五、課程的特點(diǎn)六、學(xué)習(xí)要求七、達(dá)到的水平（國(guó)家教委制定）顛晰嚴(yán)逼師癡件燙興奴諷丑鉤稗耿槽衫邵唱閩側(cè)潔位鬃仔潤(rùn)議犢求梯媚遁西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版第一章機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)概要本章論述了機(jī)械設(shè)1一、機(jī)械（機(jī)器）的組成我們以洗衣機(jī)為例，來說明機(jī)械的組成：電動(dòng)機(jī)進(jìn)水排水渦輪皮帶傳動(dòng)控制部分：正轉(zhuǎn)時(shí)間反轉(zhuǎn)時(shí)間圖1洗衣機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖圖2機(jī)械（機(jī)器）的組成（按功能分）原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)工作機(jī)輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)咨札京句舟殘悶代放抒砍悟方貝匡淚尼司盡輥鄂臃梯也舞陋趟紅衰夕卑籍西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版一、機(jī)械（機(jī)器）的組成電動(dòng)機(jī)進(jìn)水排水渦輪皮帶傳動(dòng)圖1洗衣2

原動(dòng)機(jī)部分是驅(qū)動(dòng)整部機(jī)器以完成預(yù)定功能的動(dòng)力源；

執(zhí)行部分是用來完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分；

傳動(dòng)部分是把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)。

以上是從功能上分析機(jī)械的組成，下面從結(jié)構(gòu)上看：零件：是機(jī)械的制造單元，機(jī)器的基本組成要素就是機(jī)械零件。部件：按共同的用途組合起來的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝配的組合體。如減速器、離合器等。按大小來分：機(jī)械（機(jī)器）部件零件圖3機(jī)械（機(jī)器）的組成（按大小分）該詛屜遣佃畔揮滌買淋烤拽留刪覆隱氰繃失慢豆柱予寞怨缺提昔虧筋逗柞西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版原動(dòng)機(jī)部分是驅(qū)動(dòng)整部機(jī)器以完成預(yù)定功能的動(dòng)力源；機(jī)械（機(jī)器3二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟計(jì)劃階段提出要求洗衣機(jī)自動(dòng)進(jìn)水洗滌甩干（脫水）方案設(shè)計(jì)提出盡可能多的解決方法篩選、決策、評(píng)價(jià)（可靠性、經(jīng)濟(jì)上），選出最佳方案。單缸雙缸滾筒模糊控制自適應(yīng)控制雙模控制技術(shù)設(shè)計(jì)目的：確定機(jī)械中各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)尺寸（量化）繪圖、對(duì)方案具體實(shí)施，出圖。技術(shù)文件編制：編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。栽雜渺優(yōu)刻盧兢奪課歷凄霍隘宙梯氧虎繃腰濕徑瞎杠怕瓦吝遙慷海帕耶淑西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟計(jì)劃階段提出要求洗衣機(jī)自動(dòng)進(jìn)水洗滌甩4三、零件的設(shè)計(jì)步驟失效的定義：在正常的工作條件下，機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到工作性能要求時(shí)，就稱為零件失效。機(jī)械零件的失效形式整體斷裂過大的殘余變形腐蝕、磨損和接觸疲勞機(jī)械零件的工作能力強(qiáng)度剛度機(jī)械零件計(jì)算準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則：剛度準(zhǔn)則：壽命準(zhǔn)則：（表示耐磨程度）壽命（耐磨性、耐腐蝕性）芍牙邦訝丫橇英拭蓉抓赴憊伸愁兩茍皮賒銑訣癬顏粒焦景凸帝磐拋壇廷仔西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版三、零件的設(shè)計(jì)步驟機(jī)械零件的失效形式整體斷裂過大的殘余變形腐5

下面我們以設(shè)計(jì)千斤頂立柱為例，來說明機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟：dl車自重W=2000kg=2噸

s為屈服極限由此可求出d；其中Smin根據(jù)工作環(huán)境來定。猜橡竣迫龔賦酵匈馬祿渠躇陌吹茂俄苯貓瓜永墻哀坷撣為網(wǎng)賠支獲降月炸西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版dl車自重W=2000kg=2噸由此可求出d；其中Smin根6機(jī)械零件的設(shè)計(jì)大體要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：1、載荷分析（受力分析）：W2、應(yīng)力分析：3、失效分析：斷裂4、材料的選擇：45#鋼、40Cr>

s（手冊(cè)查到）5、確定計(jì)算準(zhǔn)則：（依據(jù)防止斷裂失效）6、計(jì)算零件的主要尺寸：7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)l：（根據(jù)人體的情況，操作情況）其他尺寸8、制圖：設(shè)計(jì)最后都是用圖紙來表達(dá)，然后拿到工廠去加工。這不僅是零件設(shè)計(jì)的一般步驟，而且也是講課的順序。鄖叮足鈞窄撕癥瘧哎屢婪豪救信多婪菌洱番嘗碗扒搬春及夫釉樞淀手拯泄西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版機(jī)械零件的設(shè)計(jì)大體要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟：3、失效分析：斷裂4、7四．課程的主要內(nèi)容

概括地說，機(jī)械零件可以分為兩大類：本書討論的具體內(nèi)容是：（設(shè)計(jì)方法、步驟、原理）1） 傳動(dòng)部分—帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)以及螺旋傳動(dòng)等；2） 聯(lián)接部分—螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無鍵聯(lián)接，銷釘聯(lián)接，鉚接、焊接、膠接與過盈配合聯(lián)接等；3） 軸系部分—滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器與離合器以及軸等；4） 其他部分—彈簧、機(jī)座與箱體、減速器等；零件通用零件專用零件傳動(dòng)件連接件軸系件其他（如螺釘、齒輪、鏈輪等）趟英藝尊炙售柜竭加楚謎筋晃衙卵茶足蘇烯犁督隕嬰良摸呵嶼席揣兔謄了西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版四．課程的主要內(nèi)容本書討論的具體內(nèi)容是：（設(shè)計(jì)方法、步驟、原8五、特點(diǎn)1、實(shí)踐性比較強(qiáng)。理論性差一些，經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式，實(shí)驗(yàn)得出比較多；理論推導(dǎo)出的比較少，答案不唯一。2、綜合性比較強(qiáng)。受力分析《理論力學(xué)》

應(yīng)力分析《材料力學(xué)》

材料選擇《材料與熱處理》3、承上啟下的作用。它是最后一門專業(yè)基礎(chǔ)課，起到承接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁作用。曠賞惰傭純斜述嶄痹宜哼也鐘落莖庇宜猖傈靛?；肿帜驳问Y犧蜂彼內(nèi)及咬西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版曠賞惰傭純斜述嶄痹宜哼也鐘落莖庇宜猖傈靛?；肿帜驳问Y犧蜂彼內(nèi)9六、要求

以聽課為主，自學(xué)為輔，考試內(nèi)容以講課和要求自學(xué)的為主，答疑兩周一次，具體時(shí)間待定?？己?0%+80%平時(shí)作業(yè)質(zhì)量、出席情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)目占20%，期末考試占80%，要求課內(nèi)：課外用時(shí)是1：2。七、水平1）掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的能力；2）樹立正確的設(shè)計(jì)思想，了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；3）具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》—其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是查手冊(cè)的能力；4）掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基本訓(xùn)練；5）對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。換汲寅學(xué)喇椒考訪焙球挑向豪爭(zhēng)亂礫兜燴喚講曬哇戍界寒扦恰狡奶找遵酋西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版六、要求換汲寅學(xué)喇椒考訪焙球挑向豪爭(zhēng)亂礫兜燴喚講曬哇戍界寒扦101、機(jī)器的基本組成要素是什么？2、什么是通用零件？什么是專用零件？試各舉三個(gè)實(shí)例？3、一臺(tái)完整的機(jī)器通常是由哪些基本部分組成？各部分的作用是什么？4、機(jī)械零件有哪些主要的失效形式？5、機(jī)械零件常用的有哪些計(jì)算準(zhǔn)則？它們是針對(duì)什么失效形式而建立的？6、機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟有哪些？第一章結(jié)束習(xí)題膛朝靶沖漲固彈縛撞絲張警音奉快鋒署庸也午柴潮昔郝官攆負(fù)擲兵猾脊江西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版習(xí)題膛朝靶沖漲固彈縛撞絲張警音奉快鋒署庸也午柴潮昔郝官攆11第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、變應(yīng)力的分類二、變應(yīng)力參數(shù)三、幾種特殊的變應(yīng)力四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的

—N曲線）五、（非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的）極限應(yīng)力圖六、影響疲勞強(qiáng)度的因素七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算八、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（彎扭聯(lián)合作用）趕霞胡馬六酣徊魁娠情荒牌誘棍榆領(lǐng)您只雛辰點(diǎn)競(jìng)最別萍?jí)羲忠鹬评馓栽煳鞴ご髾C(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、變應(yīng)力的分類趕霞胡馬六酣徊12一、變應(yīng)力的分類周期時(shí)間ta）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力a）隨時(shí)間按一定規(guī)律周期性變化，而且變化幅度保持常數(shù)的變應(yīng)力稱為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。如圖2-1a所示。變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力（周期）穩(wěn)定不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力簡(jiǎn)單復(fù)合對(duì)稱脈動(dòng)非對(duì)稱隨機(jī)變應(yīng)力（非周期）耐評(píng)躬輿禿芍骯浚鈉舉兒殆傳尖婆秦顯我匯人理推棧秀澳毒肪收杰宮銑綽西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版一、變應(yīng)力的分類周期時(shí)間ta）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力a）隨時(shí)間按一定13周期t

b）不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力尖峰應(yīng)力C）隨機(jī)變應(yīng)力圖2-1變應(yīng)力的分類b）若變化幅度也是按一定規(guī)律周期性變化如圖2-1b所示，則稱為不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。c）如果變化不呈周期性，而帶有偶然性，則稱為隨機(jī)變應(yīng)力，如圖2-1c所示。甩賢抿皖削咐蜂絆悔吮負(fù)勞喲忿攣蝕唐腆牧腑事毆淳拒扇尋鎳等刪腔帥炯西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版周期tb）不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力尖峰應(yīng)力C）隨機(jī)變應(yīng)力圖2-114二、變應(yīng)力參數(shù)圖2-2給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律。

a0t

max

m

min

a0t

max

m

min圖2-2穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力圖2-2給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律。零件受周期性的最大應(yīng)力

max及最小應(yīng)力

min作用，其應(yīng)力幅為

a，平均應(yīng)力為

m，它們之間的關(guān)系為哈伸礙踐恐膨彤咀顏飽市涕航共硒磷錐艾手上大矽籃誦筑鐮苯涉或陪袁誹西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版二、變應(yīng)力參數(shù)a0tmaxmmina0tma15規(guī)定：1、

a總為正值；2、

a的符號(hào)要與

m的符號(hào)保持一致。其中：

max—變應(yīng)力最大值；

min—變應(yīng)力最小值；

m—平均應(yīng)力；

a—應(yīng)力幅；r—循環(huán)特性，-1

r

+1。由此可以看出，一種變應(yīng)力的狀況，一般地可由

max、

min、

m、

a及r五個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)來確定。

a0t

max

m

min

a0t

max

m

min圖2-2穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力代蟻捶院找貞丸君儒歸鎂賠然鴦鎊驅(qū)探興啦夸潮稈抉壩謎潮悠阻辣羽廓骸西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版a0tmaxmmina0tmaxmmin16三、幾種特殊的變應(yīng)力

特殊點(diǎn)：

0t

m靜應(yīng)力

max=

min=

m

a=0r=+1

0t

max

min對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

max

=

min

=

a

m=0r=-1

0t

max

m

min脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力

min=0

a=

m=

max/2r=0不屬于上述三類的應(yīng)力稱為非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，其r在+1與-1之間，它可看作是由第一類（靜應(yīng)力）和第二類（對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成。整采睜巧窖司矗芥杭紀(jì)訝辰饑狽灰箭猿喬現(xiàn)秦綜忻踢棠詢片詳緞議帶伊殿西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版三、幾種特殊的變應(yīng)力0tm靜應(yīng)力0tmaxmin對(duì)17例1

已知：

max=200N/mm2，r=－0.5，求：

min、

a、

m。解：

a0t

max

m

min20050-100搞況流帚啼帽蠕寢殲凱植翻皚擰羅謄摹丁弘征夫困箕援誹卻鍘遙墓用窺亥西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例1已知：max=200N/mm2，r=－0.5，求18例2已知：

a=80N/mm2，

m=－40N/mm2求：

max、

min、r、繪圖。解：

a0t

max

m

min40-40-120榜壽譜墾屯詐濰眩杜瑤毖搜淡謾災(zāi)歐讓采澆琴勃猛查蠱禮服倒跋懂律襯勸西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例2已知：a=80N/mm2，m=－40N/mm219例3已知：A截面產(chǎn)生

max=－400N/mm2，

min=100N/mm2求：

a、

m，r。FaFaFraAFrM

b彎曲應(yīng)力

a0t

m100-150-400

0t

a

0t

m＋=穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力R=－1對(duì)稱循環(huán)R=＋1靜應(yīng)力解：浙縷鼻蓑卸贈(zèng)鋇旅螢釬居綽咀撼爺擬鎂牧揀峻犢孵澗滿拴濘現(xiàn)锨仟蓖段稗西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例3已知：A截面產(chǎn)生max=－400N/mm2，mi20例4如圖示旋轉(zhuǎn)軸，求截面A上

max、

min、

a、

m及r。Pr=6000APx=3000Nd=50150l=300

b彎曲應(yīng)力解：Pr

A：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力Px

A：靜壓力潭落雙菠唾鷹鏡凹淳蔫認(rèn)憎默緯畜厭家帆孺褐?jǐn)阑步棻某缇鹬副都蛹娋窆鹞鞴ご髾C(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例4如圖示旋轉(zhuǎn)軸，求截面A上max、min、a、21

＋=

0t

bPr（對(duì)稱循環(huán)）

0t

cPx（靜應(yīng)力）

a0t

m34.472-3636-1.528-37.528合成后（穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力）尾惋賓伺產(chǎn)瞳稿龜材處毗苔銘楔裴副荷料暗槳顫息鎳白既獰捅艱鑼鯨簇衙西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版＋=0tbPr（對(duì)稱循環(huán)）0tcPx（靜應(yīng)力）22第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（習(xí)題）一、選擇題1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容只限于

。（1）專用零件和部件；（2）在高速、高壓、環(huán)境溫度過高或過低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件；（4）標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件。2、下列四種敘述中

是正確的。（1）變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生；（2）靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力；（3）變應(yīng)力是由靜載荷產(chǎn)生；（4）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。34駝殃煎務(wù)柄滓糕旁斬犀犯?jìng)z脆襖夜餐等畸扯恢獸針瘋崎淀刁繡肺電塑倘祖西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（習(xí)題）一、選擇題34駝殃煎233、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)力比r為

。（1）0.24；（2）-0.24；（3）-4.17；（4）4.17。4、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題3圖所示，則其應(yīng)力幅

a和平均應(yīng)力

m分別為

。（1）a=－80.6Mpa，

m=49.4Mpa；（2）

a=80.6Mpa，

m=-49.4Mpa；（3）

a=49.4Mpa，

m=－80.6Mpa；（4）

a=－49.4Mpa，

m=－80.6Mpa。5、變應(yīng)力特性

max、

min、

m、

a及r等五個(gè)參數(shù)中的任意

來描述。（1）一個(gè)；（2）兩個(gè)；（3）三個(gè)；（4）四個(gè)。

t31.2N/mm2-130N/mm20222友陵樂落執(zhí)亂駕粵錘伐幢勢(shì)軌牙戚曳石贓介局救召哼段芽奶郭抒窯炮同督西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3、發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)246、機(jī)械零件的強(qiáng)度條件可以寫成

。（1），或，（2），或，（3），或，（4），或，7、一直徑d=18mm的等截面直桿，桿長(zhǎng)為800mm，受靜拉力F=36kN，桿材料的屈服點(diǎn)

s=270Mpa，取許用安全系數(shù)[S]

=1.8，則該桿的強(qiáng)度

。（1）不足；（2）剛好滿足要求；（3）足夠。8、在進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其極限應(yīng)力應(yīng)為材料的

。（1）屈服點(diǎn)；（2）疲勞極限；（3）強(qiáng)度極限：（4）彈性極限。二、分析與思考題1、什么是變應(yīng)力的應(yīng)力比r？靜應(yīng)力、脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力和對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的r值各是多少？332靜應(yīng)力r靜=＋1；脈動(dòng)循環(huán)r脈=0；對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力r=-1。解：徑野頭傲盂題功抵閃玫燈頒貿(mào)屑哥訊痕攻稀挖集琴果螞札酌聲耳腐試齡淡西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版6、機(jī)械零件的強(qiáng)度條件可以寫成。332靜252、圖示各應(yīng)力隨時(shí)間變化的圖形分別表示什么類型的應(yīng)力？它們的應(yīng)力比分別是多少？

0t

max

0t

max

m

min

aa)b)

0t

max

m

min=0

a

0t

max

a

m=0c)d)解：a）靜應(yīng)力r=1；b）非對(duì)稱（或穩(wěn)定）循環(huán)變應(yīng)力0<r<+1；c）脈動(dòng)循環(huán)r=0；d）對(duì)稱循環(huán)r=－1。賢鱗些污潤(rùn)札星靡汀糠仙薔錄熊匠墳筆需娘鉆嘎翔輩淀水腥緊久蠅堆涵黃西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2、圖示各應(yīng)力隨時(shí)間變化的圖形分別表示什么類型的應(yīng)力？它們的26四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的

—N曲線）疲勞曲線的定義：表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限的關(guān)系曲線。

a大N小

a中N中

a小N大Fr嘆幟蠕磅爸比深換盯植跨寒呈儀送僻才蹭圭耕釣黎銀抬洋礁帆苞岔話奄岡西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的—N曲線）a大a中a小27曲線上各點(diǎn)表示在相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)下，不產(chǎn)生疲勞失效的最大應(yīng)力值，即疲勞極限應(yīng)力。從圖上可以看出，應(yīng)力愈高，則產(chǎn)生疲勞失效的循環(huán)次數(shù)愈少。在作材料試驗(yàn)時(shí)，常取一規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N0，稱為循環(huán)基數(shù)，把相應(yīng)于這一循環(huán)次數(shù)的疲勞極限，稱為材料的持久疲勞極限，記為

－1（或

r）。

有限壽命區(qū)N0N3N2N1

-1

3

2

1Nr=－1無限壽命區(qū)lg

N0lgNa）為線性坐標(biāo)上的疲勞曲線；b）為對(duì)數(shù)坐標(biāo)上的疲勞曲線圖2疲勞曲線（

—N）苞靖沃比淆蔽拘話屜旗稻愈揩嗜樓從筍熙仆己癢魯慘竊默力鼻棱踩逸盂晝西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版有限壽命區(qū)N0N3N2N1-1321Nr=－1無限28疲勞曲線可分成兩個(gè)區(qū)域：有限壽命區(qū)和無限壽命區(qū)。所謂“無限”壽命，是指零件承受的變應(yīng)力水平低于或等于材料的疲勞極限

－1，工作應(yīng)力總循環(huán)次數(shù)可大于N0，零件將永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生破壞。在有限壽命區(qū)的疲勞曲線上，N<N0所對(duì)應(yīng)的各點(diǎn)的應(yīng)力值，為有限壽命條件下的疲勞極限。對(duì)低碳鋼而言，循環(huán)基數(shù)N0=106～107；對(duì)合金鋼及有色金屬，循環(huán)基數(shù)N0=108或（5×108）；變應(yīng)力

與在此應(yīng)力作用下斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù)N之間有以下關(guān)系式：此式稱為疲勞曲線方程（或s—N曲線方程）。其中：

－1N—r=-1時(shí)有限壽命疲勞極限應(yīng)力；N

—與s－1N對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)；m—與材料有關(guān)的指數(shù)；C—實(shí)驗(yàn)常數(shù)；(m、c根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)得到)。倚舷團(tuán)雀眉值意玉默恿顴幕隸旬冗看肘秸酮襲牟清臉衙擰甸挖奠淄扁潘身西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版疲勞曲線可分成兩個(gè)區(qū)域：有限壽命區(qū)和無限壽命區(qū)29s－1—r=-1時(shí)持久疲勞極限應(yīng)力；N0

—循環(huán)基數(shù)；由上式，對(duì)于不同的應(yīng)力水平，可寫出下式：因而材料的有限壽命（即壽命為N時(shí)）的疲勞極限s－1N則為：利用上式，可求得不同循環(huán)次數(shù)N時(shí)的疲勞極限值

－1N，kN稱為壽命系數(shù)。澡函究慈艱訝藐迅竿榮刨昧埔聘勃鉛盆嗅蔗壯愉曼箱嫉熟貓靴嚎禍丘悟鏡西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版s－1—r=-1時(shí)持久疲勞極限應(yīng)力；因而材料的有限30例題2-1：某零件采用塑性材料，s－1=268N/mm2（N0=107，m=9），當(dāng)工作應(yīng)力smax=240（或300）N/mm2，r=－1，試按下述條件求材料的疲勞極限應(yīng)力，并在s—N曲線上定性標(biāo)出極限應(yīng)力點(diǎn)和工作應(yīng)力點(diǎn)，Sca。（1）N=N0

（2）N=106解：墮渝織家氯填敵起嘎歉妊趕孟郡朝立椒小炎合名熱際逢借汕韓絨婆雇位輛西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例題2-1：某零件采用塑性材料，s－1=268N/mm2（31

N0=107N=106

-1=268300346

N240當(dāng)時(shí)：將會(huì)失效。帚閩蘇敗椽無造頂稼絲扭頭莎率鵑痛募鱗趾酬威急晉頑副懂謙哮址河持豢西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版N0=107N=106-1=268300346N240當(dāng)32五、（非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的）極限應(yīng)力圖以上所討論的s—N曲線，是指對(duì)稱應(yīng)力時(shí)的失效規(guī)律。對(duì)于非對(duì)稱的變應(yīng)力，必須考慮循環(huán)特性r對(duì)疲勞失效的影響。在作材料試驗(yàn)時(shí)，通常是求出對(duì)稱循環(huán)及脈動(dòng)循環(huán)的疲勞極限s－1及s0，把這兩個(gè)極限應(yīng)力標(biāo)在sm—sa坐標(biāo)上（圖2-3）。

0/2

s045

45

a

mA

D

G

C

-1

0/2圖3材料的極限應(yīng)力線圖由于對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的平均應(yīng)力sm=0，最大應(yīng)力等于應(yīng)力幅，所以對(duì)稱循環(huán)疲勞極限在圖中以縱坐標(biāo)軸上的A

點(diǎn)來表示。由于脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力的平均應(yīng)力及應(yīng)力幅均為sm=sa=s0/2，所以脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限以由原點(diǎn)0所作45

射線上的D

點(diǎn)來表示。菊第菊長(zhǎng)碰怯橢俞楞貢蓉繞醚叔籽吮廳須協(xié)窟超揉毆放截蹬將剃真達(dá)勇秉西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版五、（非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的）極限應(yīng)力圖0/2s0454533連接A

、D

得直線A

D

。由于這條直線與不同循環(huán)特性時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)所求得的疲勞極限應(yīng)力曲線非常接近，所以直線A

D

上任何一點(diǎn)都代表了一定循環(huán)特性時(shí)的疲勞極限。橫軸上任何一點(diǎn)都代表應(yīng)力幅等于零的應(yīng)力，即靜應(yīng)力。取C點(diǎn)的坐標(biāo)值等于材料的屈服極限ss，并自C點(diǎn)作一直線與直線C0成45

夾角，交A

D

延長(zhǎng)線于G

，則CG

上任何一點(diǎn)均代表的變應(yīng)力狀況。

-1

0/2

s045

45

a

mA

D

G

C

0/2圖3材料的極限應(yīng)力線圖

0/2

s045

a

mADGC

-1e=

-1/K

0/2K

圖4零件的極限應(yīng)力線圖于是，零件材料（試件）的極限應(yīng)力曲線即為折線A

G

C。材料中發(fā)生的應(yīng)力如處于OA

G

C區(qū)域以內(nèi)，則表示不發(fā)生破壞；直線A

G

的方程，由已知兩點(diǎn)坐標(biāo)A

（0，s－1）及D

（s0/2，s0/2）求得為（疲勞區(qū)）：蓋需為一頰誠(chéng)柱曳焦殼瀾奄海咬罷捂草盧寥篩恬碴鋇旋芋能蹤器塹逆軌虹西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版-10/2s04545amADGC0/34＋=

0t

-1

0t

a

0t

m

令

—試件的材料特性（等效系數(shù)、折算系數(shù)）；直線G

C方程為（靜強(qiáng)度區(qū)）：俠覽面絮森酥攻匹閣翻伯問吃糯賊鎊強(qiáng)走賢沫操嘴正艘仕拿拳宿驅(qū)壺焚足西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版＋=0t-10ta0tm令—試件的材35下面推導(dǎo)非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算式：在極限應(yīng)力線圖的坐標(biāo)上即可標(biāo)示出相應(yīng)于

m及

a的一個(gè)工作應(yīng)力點(diǎn)M（或者N）見圖5。0

a

mADGC

m

aMN圖5零件的工作應(yīng)力在極限應(yīng)力線圖坐標(biāo)上的位置顯然，強(qiáng)度計(jì)算時(shí)所用的極限應(yīng)力應(yīng)是零件的極限應(yīng)力曲線（AGC）上的某一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力。到底用哪一個(gè)點(diǎn)來表示極限應(yīng)力才算合適，這要根據(jù)應(yīng)力的變化規(guī)律來決定?？赡馨l(fā)生的典型應(yīng)力變化規(guī)律通常有下述三種：撮遵攙烘睛菜釣茅遙仆據(jù)妓衫挫缸脹確捅瓣瑪逢籽卜倪冒舶斃客亂哄嗡碾西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版下面推導(dǎo)非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度36a） 變應(yīng)力的循環(huán)特性保持不變，即r=C（例如絕大多數(shù)轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)力狀態(tài)）；Fr

0tr=C

0t

m=C

m=CGFb）變應(yīng)力的平均應(yīng)力保持不變，即

m=C（例如振動(dòng)著的受載彈簧中的應(yīng)力狀態(tài)）；簇氧房廠臍回書顆刑姬拈連夜掏膩辨撼廖蕾冒病雀戈朽掉約鄧煥點(diǎn)兵勤祁西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版a） 變應(yīng)力的循環(huán)特性保持不變，即r=C（例如絕大多數(shù)轉(zhuǎn)軸中37C）變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即

min=C（例如緊螺栓聯(lián)接中螺栓受軸向變載時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)）。P=0～a

0t

min=C

min以下分別討論這三種情況：1、r=C的情況當(dāng)r=C時(shí)，需找到一個(gè)循環(huán)特性與工作應(yīng)力點(diǎn)的循環(huán)特性相同的極限應(yīng)力值。因?yàn)椋号P剿錦值樁淄恫瑩瀝桔彥瓊冤解圃鋪陵綿旅礁葬件碼耳喧謎基祝忠毆坪繕西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版C）變應(yīng)力的最小應(yīng)力保持不變，即min=C（例如緊螺栓聯(lián)接38因此，在圖6中，從坐標(biāo)原點(diǎn)引射線通過工作應(yīng)力點(diǎn)M（或N），與極限應(yīng)力曲線交于M1

（或N1

），得到0M1

（或0N1

），則在此射線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的循環(huán)特性。0

a

mA

D

G

C

m

a

MNM1

N1

圖6r=C時(shí)的極限應(yīng)力聯(lián)解OM及A

G

兩直線的方程式，可以求出M1

點(diǎn)的坐標(biāo)值

m

及

a

，把它們加起來，就可以求出對(duì)應(yīng)于M點(diǎn)的試件的極限應(yīng)力

max

：且才痰騷抬坍磊將閱盂并沸咸跳穴溯斌勵(lì)碗賀忌掖柜攘飛獎(jiǎng)浚局菊確勉管西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版0amADGCmaMNM1N1圖639于是，安全系數(shù)計(jì)算值Sca及強(qiáng)度條件為：對(duì)應(yīng)于N點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)N1

位于直線C

G

上。此時(shí)的極限應(yīng)力即為屈服極限

s。這就是說，工作應(yīng)力為N點(diǎn)時(shí)，首先可能發(fā)生的是屈服失效，故只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，其強(qiáng)度計(jì)算式為：分析圖6得知，凡是工作應(yīng)力點(diǎn)位于OGC區(qū)域內(nèi)時(shí)，在循環(huán)特性等于常數(shù)的條件下，極限應(yīng)力統(tǒng)為屈服極限，都只需進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算?？姆强瑢?dǎo)架爾瑚夷紋脫骸娘前發(fā)弛返詢桅佃鋇勃玩瑯穢精誅域歇甭訓(xùn)齋西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版對(duì)應(yīng)于N點(diǎn)的極限應(yīng)力點(diǎn)N1位于直線CG402、

m=C的情況當(dāng)

m=C時(shí)，需找到一個(gè)其平均應(yīng)力與工作應(yīng)力的平均應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。在圖7中，通過M（或N）點(diǎn)作縱軸的平行線MM2

（或NN2

），則此線上任何一點(diǎn)代表的應(yīng)力循環(huán)都具有相同的平均應(yīng)力值。0

a

mADGCMNM2

N2

H圖7

m=C時(shí)的極限應(yīng)力豐六但鵝過疽爐昏臉有升柿禁睫彪疹葫預(yù)紀(jì)罕鬧欲妹肋瀉哲絞麓暴缺涎問西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2、m=C的情況0amADGCMNM2N2H圖413、

min=C的情況當(dāng)

min=C時(shí)，需找到一個(gè)其最小應(yīng)力與工作應(yīng)力的最小應(yīng)力相同的極限應(yīng)力。0

a

mADGCMNM3’N3’I45

minM

minN圖8

min=C時(shí)的極限應(yīng)力因此在圖8中，通過M（或N）點(diǎn)，作與橫坐標(biāo)軸夾角為45

的直線，則此直線上任何一個(gè)點(diǎn)所代表的應(yīng)力均具有相同的最小應(yīng)力。燦寡悍蔓浙拽斥寅凄諺醫(yī)蔑免按舀傀鮮贈(zèng)呆雷宣僳聊蠢罐泉盛晴踩閉腹打西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3、min=C的情況0amADGCMNM3’N3’I442六、影響疲勞強(qiáng)度的因素1、應(yīng)力集中的影響定義：幾何形狀突然變化產(chǎn)生的應(yīng)力。零件上的應(yīng)力集中源如鍵槽、過渡圓角、小孔等以及刀口劃痕存在，使疲勞強(qiáng)度降低。計(jì)算時(shí)用應(yīng)力集中系數(shù)k

（見表1-2、3、4）。2、尺寸與形狀的影響

尺寸效應(yīng)對(duì)疲勞強(qiáng)度的影響，用尺寸系數(shù)

來考慮。

—尺寸與形狀系數(shù)，見表1-5；件晦哮堰焊矚銳開輕撞錄疥?duì)旚~蔭駒翼際乘漚宣訝側(cè)黨傍鐘貨愧市憲爆腥西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版六、影響疲勞強(qiáng)度的因素2、尺寸與形狀的影響件晦哮堰焊矚銳開輕433、表面質(zhì)量的影響表面粗糙度越低，應(yīng)力集中越小，疲勞強(qiáng)度也越高。

—表面質(zhì)量系數(shù)，見表1-6、8以上三個(gè)系數(shù)都是對(duì)極限應(yīng)力有所削弱的。4、表面強(qiáng)化的影響可以大幅度地提高零件的疲勞強(qiáng)度，延長(zhǎng)零件的疲勞壽命。計(jì)算時(shí)用強(qiáng)化系數(shù)

q考慮其影響。

q—強(qiáng)化系數(shù)，可以加大極限應(yīng)力，見表1-7。由于零件的幾何形狀的變化，尺寸大小、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等的影響，使得零件的疲勞強(qiáng)度極限要小于材料試件的疲勞極限。我們用疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)K

來考慮其影響。憂膘批礙滇肯脈灘扳索宇蝴考鎢述衡肚呸衫失診控鑷盆餡攘餾膿膽欄肚路西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3、表面質(zhì)量的影響憂膘批礙滇肯脈灘扳索宇蝴考鎢述衡肚呸衫失診44

K

只對(duì)變應(yīng)力有影響，對(duì)靜應(yīng)力無影響，和疲勞強(qiáng)度有關(guān)，與靜強(qiáng)度無關(guān)。對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力（r=C）類濺喀裴壁駐拎鐐廷笑禍漢猶胖云右警娥竅挎纏堿酉商滲陌喬招困拂劈屋西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力類濺喀裴壁駐拎鐐廷笑禍漢猶胖云45實(shí)驗(yàn)、試件d=10mm，光桿。045

45

a

mA

D

G

C45

試件零件

-1

-1/K

(

0/2,

0/2)(

0/2,

0/2K

)試件：零件：燙屎呢癰騷琢壬顆效政漁怔高姥妓俯哆慈新芝備乓磷軋穗程查忘配拆放氈西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版實(shí)驗(yàn)、試件d=10mm，光桿。04545amA46例2-2:一鉻鎳合金鋼，

-1=460N/mm2，

s=920N/mm2。試?yán)L制此材料試件的簡(jiǎn)化的

m—

a極限應(yīng)力圖。解：按合金鋼，

=0.2～0.3，取

=0.2，由式（2—9a）得：

m

0/2=383

s=920045

135

aADGC圖2-10一鉻鎳合金鋼的

m—

a極限應(yīng)力圖

0/2=383

-1如圖2-10所示，取D點(diǎn)坐標(biāo)為(

0/2=383,

0/2=383)，A點(diǎn)坐標(biāo)為(0,

-1=460)。過C點(diǎn)(

s=920,0)與橫坐標(biāo)成135

作直線，與AD的延長(zhǎng)線相交于G，則直線化的極限應(yīng)力圖為ADG。陰根見鋪大州鈣跑穩(wěn)巖炬迸原螢猾逸悸室葵雖杠景歇萎飛崇迫鞋翼北澄二西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例2-2:一鉻鎳合金鋼，-1=460N/mm2，s=47例2-3：在圖2-10的極限應(yīng)力圖中，求r=-0.4時(shí)的

a

和

m

值。

m

0/2=383

s=920045

135

aADGCM(182,424)66

40

圖2-10一鉻鎳合金鋼的

m—

a極限應(yīng)力圖

0/2=383

-1從而得又由式（3-9a）：得聯(lián)立以上兩式解得：即圖上M點(diǎn)。解：由式（2-8）得：熬金汀軌瞳煎框慶炬擇爆初龐手招涉?zhèn)H斷西啦坊笆穿威溝辛薔拄干汲潔曳西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例2-3：在圖2-10的極限應(yīng)力圖中，求r=-0.4時(shí)的48作業(yè)：1-1、1-2、1-5習(xí)題分析：0

a

mADGCMNM2’N2’H疲勞區(qū)靜強(qiáng)度區(qū)靜強(qiáng)度區(qū)：疲勞區(qū)：如果工作應(yīng)力點(diǎn)在極限應(yīng)力曲線以內(nèi)，說明零件是合格，不會(huì)失效。彌氦臺(tái)筆姐舒崔纖朽姐嘶動(dòng)亢煥鵲已籬鐘銹劃訪膀啥險(xiǎn)神窟蔣挪闊適銹蝎西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版0amADGCMNM2’N2’H疲勞區(qū)靜強(qiáng)度區(qū)靜強(qiáng)度區(qū)：49七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算1．應(yīng)力譜

1

nn1n2n3

2

3

2

3

1

1

2

3tn1n2n3圖2-9不穩(wěn)定變應(yīng)力示意圖爺攪爍澀砍目杭陌娩碎殉飯擱典憋較坯拔由移腹涵傻齋竅蜘唉哼支調(diào)戴吃西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算1nn1n2n323250圖2-9為一不穩(wěn)定變應(yīng)力的示意圖。變應(yīng)力

1（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的最大應(yīng)力，或不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的等效對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的應(yīng)力幅）作用了n1次，

2作用了n2次，……等等。2、疲勞損傷累積假說—曼耐爾（Miner’srule法則）a）金屬材料在一定變應(yīng)力作用下都有一定壽命；b）每增加一次過載的應(yīng)力（超過材料的持久疲勞極限），就對(duì)材料造成一定的損傷，當(dāng)這些損傷的逐漸積累其總和達(dá)到其壽命相當(dāng)?shù)膲勖鼤r(shí)，材料即造成破壞；c）小于持久疲勞極限，不會(huì)對(duì)材料造成損傷；d）變應(yīng)力大小作用的次序?qū)p傷沒有多大影響。遙狹唬害鴨拋咋叁癬叢庸孟閃娘見航蜂黑磷兄劊廣擬王連搏嫌壽嘔貼納昔西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版圖2-9為一不穩(wěn)定變應(yīng)力的示意圖。變應(yīng)力151把圖2-9中所示的應(yīng)力圖放在材料的

—N坐標(biāo)上，如圖2-10所示。根據(jù)

—N曲線，可以找出僅有

1作用時(shí)使材料發(fā)生疲勞破壞的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1。假使應(yīng)力每循環(huán)一次都對(duì)材料的破壞起相同的作用，則應(yīng)力

1每循環(huán)一次對(duì)材料的損傷率即為1/N1，而循環(huán)了n1次的

1對(duì)材料的損傷率即為n1/N1。如此類推，循環(huán)n2次的

2對(duì)材料的損傷率為n2/N2，……。

1

2

3n1n2n3N1N2N3N0圖2-10不穩(wěn)定變應(yīng)力在

—N坐標(biāo)上N胺看息坪吩件瓣柞熔勘影妮側(cè)舶殷察德撕灰瓷齊愿高氰葷襟必醉頑東張瀾西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版123n1n2n3N1N2N3N0圖2-10不52因?yàn)楫?dāng)損傷率達(dá)到100%時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對(duì)應(yīng)于極限狀況有：是極限狀態(tài)一般地寫成：上式是疲勞損傷線性累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式。自從此假說提出后，曾作了大量的試驗(yàn)研究，以驗(yàn)證此假說的正確性。試驗(yàn)表明，當(dāng)各個(gè)作用的應(yīng)力幅無巨大的差別時(shí)，這個(gè)規(guī)律是正確的。瞇肄充施檸醛構(gòu)濫辰椰撇臥撅旁盡貌口武續(xù)手撤京遵韌疥陛幕渭尉還藩托西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版因?yàn)楫?dāng)損傷率達(dá)到100%時(shí)，材料即發(fā)生疲勞破53當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最大的，然后依次降低時(shí)，上式中的等號(hào)右邊將不等于1，而小于1（起斷裂作用）;當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最小的，然后依次升高時(shí)，則式中等號(hào)右邊要大于1（起強(qiáng)化作用）。通過大量的試驗(yàn)，可以有以下的關(guān)系：說明Miner法則有一定的局限性。萌謄勉鉗山本朽鋪甫肛誅詩(shī)椅治扇傀尿戎俘棕蛤按菏簍物爆贏跑拓巍桐牡西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版當(dāng)各級(jí)應(yīng)力是先作用最大的，然后依次降低時(shí)，上543．疲勞強(qiáng)度計(jì)算

不穩(wěn)定應(yīng)力，尋找相當(dāng)應(yīng)力，穩(wěn)定應(yīng)力。預(yù)喧猖憾操開煙胰綁挽竟疵近掩庚耀誡壞裳拌祈埠紊謝吐最句艷丈醛掇皚西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3．疲勞強(qiáng)度計(jì)算預(yù)喧猖憾操開煙胰綁挽竟疵近掩庚耀誡壞裳拌祈埠55如果材料在上述應(yīng)力作用下還未達(dá)到破壞，則上式變?yōu)椋簩⑸鲜降姆肿?、分母同乘?/p>

im，則：又因?yàn)?，所以：將上式代入式得：禿危遁舷飲拐革撒對(duì)玉啊蛙周淮峪泅宵盼贖川莆捌祿漏袖折習(xí)充努騁咀薩西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版如果材料在上述應(yīng)力作用下還未達(dá)到破壞，則上式變?yōu)?6上式又可變形為：上式右邊根號(hào)部分表示了變應(yīng)力參數(shù)的變化情況。令：其中，ks—為應(yīng)力折算系數(shù)；

1—為任選，一般取最大工作應(yīng)力或循環(huán)次數(shù)最多的應(yīng)力作為計(jì)算的基本應(yīng)力。引入ks后，則安全系數(shù)計(jì)算值Sca及強(qiáng)度條件則為：糾味畫鼓漓謊奧多煩坎包弟宇衷特?zé)N纓杯畝嗅迷伏誘癱智蔣啡張腑教豐曙西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版上式又可變形為：上式右邊根號(hào)部分表示了變應(yīng)力參數(shù)的變化情況57例題：45號(hào)鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的性能為：

-1=307Mpa，m=9，N0=5×106?，F(xiàn)以此材料作試件進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力

1=500Mpa作用104次，

2=400Mpa作用105次，試計(jì)算該試件在此條件下的安全系數(shù)計(jì)算值。若以后再以

3=350Mpa作用于試件，還能再循環(huán)多少次才會(huì)使試件破壞？解：根據(jù)式（2-46）：根據(jù)式（2-47），試件的安全系數(shù)計(jì)算值為：臣滲激耳庫(kù)趟席衛(wèi)搓墻怪刑遞閱岳碾用迂貞銀浩蝸濤圈傀酒疵茄帽廂撮撥西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版根據(jù)式（2-47），試件的安全系數(shù)計(jì)算值為：臣滲激耳庫(kù)趟席衛(wèi)58又根據(jù)式（2-19）：拂魄喊攬者拆薪娃彬蚌磚搜嚇寸莊型解檢猿寫牽檬兼灘鐮矢萎博攻沈廁借西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版又根據(jù)式（2-19）：拂魄喊攬者拆薪娃彬蚌磚搜嚇寸莊型解檢猿59若要使試件破壞，則由式（2-42）得：即該試件在

3=350Mpa的對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的作用下，估計(jì)尚可再承受0.97×106次應(yīng)力循環(huán)。炎墨佐皖搽見雀袱索撿鬧檀傻乞氣跌雖擎關(guān)沸款伏蝎慢沿樊轎夯醫(yī)藐倔含西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版若要使試件破壞，則由式（2-42）得：即該試件在3=35060八、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（彎曲、扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用）對(duì)于試件在彎曲—扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的交變應(yīng)力下進(jìn)行疲勞試驗(yàn)時(shí)，其數(shù)據(jù)基本上符合圖2-11中橢圓弧的規(guī)律。其疲勞破壞條件可近似地直接用橢圓方程表示：

a

-10

a

-1m(

a

,

a

)n(

a,

a)AB圖2-11復(fù)合應(yīng)力時(shí)的極限應(yīng)力線圖對(duì)于鋼材，經(jīng)過試驗(yàn)得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為：善禍釋些晚籮挎墾拓包汀淺戮淫辭笛痞餃顏僥烯烙爸原渣遍一寇楔晾球捉西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版八、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（彎曲、扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用）a-161由于是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力。圓弧AmB上任何一個(gè)點(diǎn)即代表一對(duì)極限應(yīng)力

a

及

a

。如果作用于零件上的應(yīng)力幅

a及

a在坐標(biāo)上用n表示，引直線on與AB交于m點(diǎn)，則安全系數(shù)計(jì)算值S為：將式（1）變形為：豎淳利瞬狠忿釬孵梨愛久駛蒜辱逮哮穿咬磷旺獲牡充遍釉振佯紙伙攝絕補(bǔ)西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版由于是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力。62則：其中，S

—只有正應(yīng)力作用下的安全系數(shù)計(jì)算值；S

—只有剪應(yīng)力作用下的安全系數(shù)計(jì)算值；S—復(fù)合應(yīng)力作用下的安全系數(shù)計(jì)算值；亦即解決了簡(jiǎn)單和復(fù)合的問題。夜畔帆嘛哀已咽符紳抑纏徹嫡烏眨嚷細(xì)撅吩頃暢驗(yàn)茲埋舌殘蠶輻痘拒斤譽(yù)西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版其中，S—只有正應(yīng)力作用下的安全系數(shù)計(jì)算值；亦即解決了簡(jiǎn)單63總結(jié)1、在解決變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度問題叫疲勞強(qiáng)度。零件里通常作用的都是變應(yīng)力，所以其應(yīng)用更為廣泛。2、疲勞強(qiáng)度和哪些因素有關(guān)=f（N，r，K

，材料，形式）

疲勞強(qiáng)度比靜強(qiáng)度復(fù)雜得多。3．三大理論一假說：疲勞曲線——解決對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算問題；極限應(yīng)力圖——對(duì)稱

非對(duì)稱的關(guān)系；復(fù)合極限應(yīng)力圖——復(fù)合和簡(jiǎn)單應(yīng)力的關(guān)系；Miner法則——穩(wěn)定和非穩(wěn)定應(yīng)力的關(guān)系；孿拓陳烯酣命塵衡出只蜘換踩術(shù)氟涼葛枷舔霞欲裹岸瘍斑派屹蹦甘胚唆躍西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版總結(jié)1、在解決變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度問題叫疲勞強(qiáng)度。孿拓644．強(qiáng)度計(jì)算式變應(yīng)力穩(wěn)定不穩(wěn)定簡(jiǎn)單復(fù)合對(duì)稱非對(duì)稱傻胃瓣椎滇俊丫侯慶右饋口續(xù)還極渠纏屆倫訓(xùn)司徊福鵬蜂臭澳攢旬倆匿裕西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版4．強(qiáng)度計(jì)算式變應(yīng)力穩(wěn)定不穩(wěn)定簡(jiǎn)單復(fù)合對(duì)稱非對(duì)稱傻胃65例題：一零件采用塑性材料

-1=275Mpa（N0=106，m=9），K

=11）當(dāng)作用一工作應(yīng)力

1，n1=4×103（N1=8×103）后，又作用一工作應(yīng)力

2=275Mpa，試求其工作壽命n2=?2）當(dāng)作用

1=410Mpa，n1=4×103后，若使n2=106，則工作應(yīng)力

2=?3）若工作應(yīng)力

1=410Mpa，n1=4×103，

2=275Mpa，n2=5×105求：S（安全系數(shù)）。解：1）這屬于不穩(wěn)定變應(yīng)力下的強(qiáng)度計(jì)算問題，應(yīng)用疲勞損傷累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式。稱睜資盡謅雪檀筷顆遲便縱扁摯電帖籃稠馳鑿鯨岳彭攢無雙山酌欄蛹模業(yè)西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版例題：一零件采用塑性材料-1=275Mpa（N0=106，662）3）蒸慫醋碎妹果限洞衛(wèi)莆糙極匯里哇咐糕枯堤陌主苫玻辱催陌履獨(dú)浦鍍夫癟西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3）蒸慫醋碎妹果限洞衛(wèi)莆糙極匯里哇咐糕枯堤陌主苫玻辱催陌履獨(dú)67第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（習(xí)題續(xù)）一、選擇題2-1．45鋼的持久疲勞極限

-1=270Mpa，設(shè)疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=5×106次，當(dāng)實(shí)際應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=104次時(shí)，有限壽命疲勞極限為

Mpa。（1）539；（2）135；（3）175；（4）417；2-2．零件表面經(jīng)淬火、滲氮、噴丸、滾子碾壓等處理后，其疲勞強(qiáng)度

。（1）增高（2）降低（3）不變（4）增高或降低視處理方法而定2-3．影響零件疲勞強(qiáng)度的綜合影響系數(shù)K

與

等因素有關(guān)。（1）零件的應(yīng)力集中、加工方法、過載；（2）零件的應(yīng)力循環(huán)特性、應(yīng)力集中、加載狀態(tài)；（3）零件的表面狀態(tài)、絕對(duì)尺寸、應(yīng)力集中；（4）零件的材料、熱處理方法、絕對(duì)尺寸。113吊通貉辰釁沫駐憊摧艇觸羽膿艙滑磚娛蛋謊呢譴睛眩接鑷揮碟惟磅挪裂搬西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版第二章機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)（習(xí)題續(xù)）一、選擇題113吊通682-4．繪制設(shè)計(jì)零件的

m—

a極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖時(shí)，所必須的已知數(shù)據(jù)是

。（1）

-1，

0，

s，k

；（2）

-1，

0，

s，K

;（3）

-1，

s，

，K

;（4）

-1，

0，

，K

;2-5．在圖示設(shè)計(jì)零件的

m—

a極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M所在的0N線與橫軸間夾角

=45

，則該零件受的是

。（1）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（2）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（3）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（4）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；045

135

a

mANGCM23郎勾賊腫誕憫祟孜逃蹦閹著挨蹬捉撣糞扇檄奢浙例埋萊嬰邁密飲戮夫拓褥西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2-4．繪制設(shè)計(jì)零件的m—a極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖時(shí)，所必須692-6．在題2-5圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M所在的0N線與橫軸之間的夾角

=90

時(shí)，則該零件受的是

。（1）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（2）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（3）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（4）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；2-7．已知一零件的最大工作應(yīng)力

max=180Mpa，最小工作應(yīng)力

min=-80Mpa。則在圖示的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，該應(yīng)力點(diǎn)M與原點(diǎn)的連線0M與橫軸間的夾角

為

。（1）68

57

44

；（2）21

2

15

；（3）66

2

15

；（4）74

28

33

；0

135

a

mANGCM(

m,

a)21著撻紛妥云連秉擄聲鳴腋侵嗅痔臻粵促爪賭翱霍癌峰暈窯閨催甄循趕然森西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2-6．在題2-5圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M702-8．在圖示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖上，M為零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，若加載于零件的過程中保持最小應(yīng)力

min為常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為

。（1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；2-9．在上題中若對(duì)零件加載的過程中保持應(yīng)力比r等于常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為

。（1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；045

135

a

mAGCM45

M1M2M3M423茅笆啄骯園牲剮京甕泅奴股史耿芬刷跪仟濤奶秉淫包目濰童隨悄沿湘二稱西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2-8．在圖示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖上，M為零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，若712-10．2-8題中若對(duì)零件加載的過程中保持平均應(yīng)力

m等于常數(shù)。則該零件的極限應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)為

。（1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；2-11．零件的材料為45鋼，

b=600Mpa，

s=355Mpa，

-1=270Mpa，

=0.2，零件的疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)K

=1.4。則在圖示的零件極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中

角為

。（1）36

55

35

；（2）41

14

22

；（3）48

45

38

；（3）67

8

6

；

-1/K

0/2K

0/2

s045

a

mADBC

12論兔怨炕之幼菇類亡恭顯叫壞含碎護(hù)油悶弓佬吞酚搖滌東骯汀灑歡斥贅淺西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2-10．2-8題中若對(duì)零件加載的過程中保持平均應(yīng)力m等于722-12．在題2-5圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力點(diǎn)M所在的0N線與橫軸間夾角

=50

，則該零件受的是

。（1）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力；（2）對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（3）變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；（4）不變號(hào)的不對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；2-13．一零件由40Cr制成，已知材料的

b=980Mpa，

s=785Mpa，

-1=440Mpa，

=0.3。零件的最大工作應(yīng)力

max=240Mpa，最小工作應(yīng)力

min=-80Mpa，疲勞強(qiáng)度綜合影響系數(shù)K

=1.44。則當(dāng)應(yīng)力比r=常數(shù)時(shí)，該零件的疲勞強(qiáng)度工作安全系數(shù)S為

。（1）3.27;（2）1.73;（3）1.83;（4）1.27;2-14．若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力

1=500Mpa作用于零件n1=104次以后，它所造成的疲勞損傷，相當(dāng)于應(yīng)力

2=450Mpa作用于零件

。（1）0.39×104；（2）1.46×104；（3）2.58×104；（4）7.45×104；323繹碎癬臨面嚼眷苫插兆危霍藝儲(chǔ)插耐隱耍僥攤似犧屎仆慶群肌令烹雍勻砰西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2-12．在題2-5圖所示零件的極限應(yīng)力簡(jiǎn)圖中，如工作應(yīng)力732-15．若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力

1=400Mpa作用于零件n1=105次所造成的疲勞損傷，相當(dāng)于

2=

Mpa作用于零件n2=104次所造成的疲勞損傷。(1)517；（2）546；（3）583；（4）615；2-16．45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的疲勞極限

-1=300Mpa，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=5×106次，疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，若用此材料做成的試件進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力

1=450Mpa作用104次，

2=400Mpa作用2×104次。則工作安全系數(shù)為

。（1）1.14；（2）1.25；（3）1.47；（4）1.65；2-17．45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)后的疲勞極限

-1=300Mpa，應(yīng)力循環(huán)基數(shù)N0=5×106次，疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，若用此材料做成的試件進(jìn)行試驗(yàn)，以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力

1=450Mpa作用104次，

2=400Mpa作用2×104次，再以

3=350Mpa作用于此試件，直到它破壞為止，試件還能承受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為

次。（1）6.25×105（2）9.34×105（3）1.09×106（4）4.52×106123柜旅篡肘半用杭綱蹤欄炊厄豈糜檬構(gòu)隱霧諧軍吟貉處聘墻汗諄省速瞎等缸西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版2-15．若材料疲勞曲線方程的冪指數(shù)m=9，則以對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力74第三章摩擦、磨損及潤(rùn)滑理論一、摩擦、磨損及潤(rùn)滑三者關(guān)系當(dāng)在正壓力作用下相互接觸的兩個(gè)物體受切向外力的影響而發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，或有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面上就會(huì)產(chǎn)生抵抗滑動(dòng)的阻力，這一自然現(xiàn)象叫做摩擦。其結(jié)果必然有能量損耗和摩擦表面物質(zhì)的喪失或轉(zhuǎn)移，即磨損。據(jù)估計(jì)，世界上在工業(yè)方面約有30%的能量消耗于摩擦過程中。所以人們?yōu)榱丝刂屏慵谀Σ林袚p壞，在摩擦面間加入潤(rùn)滑劑來降低摩擦，減小磨損的產(chǎn)生，所以說三者互為因果關(guān)系。泡墓牌響凰勘綜渦歡直洱赫界吹擴(kuò)焉銻滯平灘耐籽游堡鴨囑隴樂窺針褐砍西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版第三章摩擦、磨損及潤(rùn)滑理論一、摩擦、磨損及潤(rùn)滑三者75二、摩擦的種類干摩擦NVN邊界摩擦VN液體摩擦V沒有潤(rùn)滑劑很薄油膜被厚的油膜完全隔開塞媒嘶幀蔫梳般蜀臺(tái)精調(diào)謅浩遲訣扎酬猙頒秸禁庫(kù)垮凄戶渤坊測(cè)組布仿少西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版二、摩擦的種類干摩擦NVN邊界摩擦VN液體摩擦V沒有潤(rùn)滑劑很76兩個(gè)無潤(rùn)滑物體之間的摩擦，主要是由兩種因素所構(gòu)成：一是摩擦面的實(shí)際接觸區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的粘著；二是較硬表面上的微凸體在較軟表面上所起的犁刨作用。那么，怎么樣來區(qū)別邊界摩擦、混合摩擦和液體摩擦的界限呢？可用膜厚比來劃分：式中：hmin——兩粗糙面間的最小公稱油膜厚度，

m；Ra

——兩表面的綜合粗糙度；

m；Ra1、Ra2——分別為兩表面的輪廓算術(shù)平均偏差，

m；當(dāng)

<0.4時(shí)為邊界摩擦；當(dāng)0.4

3.0時(shí)為混合摩擦；當(dāng)

>3～5后則為液體摩擦。毅鵲湘選晚習(xí)毆灰訝冀憶戊潭粘圣君疥燕戳釉恭履孽舵乓瑪笨葦偵惱休潔西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版兩個(gè)無潤(rùn)滑物體之間的摩擦，主要是由兩種因素所構(gòu)77三、牛頓流體定律yx0V=0ABVhN

0S(面積)如圖3-6所示，在兩個(gè)平行的平板間充滿具有一定粘度的潤(rùn)滑油，若平板A以速度V移動(dòng)，另一平板B靜止不動(dòng)，則由于油分子與平板表面的吸附作用，將使貼近板A的油層以同樣的速度V隨板移動(dòng)；而貼近板B的油層則靜止不動(dòng)。由于層與層之間速度不同，于是形成各油層間的相對(duì)滑移，在各層的界面上就存在有相應(yīng)的剪應(yīng)力。嶺諺蕾牢盆碴號(hào)活渤十秦鍘頒途芽妥完珍睬鑒袋購(gòu)狐藝尼泌妝綢楊豌藥蝕西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版三、牛頓流體定律yx0V=0ABVhN0S(面積)78牛頓在1687年提出一個(gè)粘性液的摩擦定律（簡(jiǎn)稱粘性定律），即在流體中任意點(diǎn)處的剪應(yīng)力均與其剪切率（或速度梯度）成正比。若用數(shù)學(xué)形式表示這一定律，即為：式中：

——流體單位面積上的剪切阻力，即剪應(yīng)力；dv/dy——流體沿垂直于運(yùn)動(dòng)方向（即沿圖3-6中y軸方向或流體膜厚度方向）的速度梯度，式中的“－”號(hào)表示v隨y的增大而減小；

——比例常數(shù)，即流體的動(dòng)力粘度。摩擦學(xué)中把凡是服從這個(gè)粘性定律的液體都叫牛頓液體。拔蔽倫無漁擺潔挺尋席循仍帥傭授菠漸歸云殆責(zé)頭段陌赤意幌爵有嚇桃贅西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版牛頓在1687年提出一個(gè)粘性液的摩擦定律（簡(jiǎn)79四、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的條件（楔形承載機(jī)理）（1）兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的表面要有楔形間隙；（2）被油膜分開的兩表面有一定相對(duì)滑動(dòng)速度，且大口向小口；（3）潤(rùn)滑油必須有一定的粘度。（4）有足夠充足的供油量。Pmax油壓P分布曲線abcVxy各油層的速度分布?jí)毫τ湍0

p/

x>0

p/

x=0

p/

x<0>h0h=h0h<h0＋Pmax－產(chǎn)生內(nèi)壓h=h0進(jìn)=出不產(chǎn)生油壓除非靠供應(yīng)壓力油進(jìn)少、出多產(chǎn)生負(fù)壓（a）由大口

小口（b）兩平板平行（c）由小口

大口圖3-9兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)平板間油層中的速度分布和壓力分布她患嚨凳豺過棵砍配二吐惋事尤蠕蠱彝撇傅酮湃繕號(hào)醚簇妖魁睦顧掃充牙西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版四、液體動(dòng)壓潤(rùn)滑的條件（楔形承載機(jī)理）Pmax油壓P分布曲線80流體動(dòng)壓潤(rùn)滑是依靠摩擦副的兩滑動(dòng)表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)把油帶入兩表面之間，形成具有足夠壓力的油膜，從而將兩表面隔開。然而動(dòng)壓油膜的形成必須滿足一定的條件。為此，首先討論圖3-8中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的平板完全被一層油膜分開的情形。設(shè)板A沿x軸方向以速度V移動(dòng)；另一板B為靜止?，F(xiàn)從層流運(yùn)動(dòng)的油膜中取一微單元體進(jìn)行分析。由圖可見，作用在此微單元體右面和左面的壓力分別為p及(p+

p/

x

dx)，作用在單元體上、下兩面的剪切力分別為

及(

+

/

y

dy)。根據(jù)x方向的平衡條件，得：娠帶諧拙抓量嘆蘋頤弧癰綁值砧寢幫墻猩褐跳切拙懦灑恿鎬里履懈漬悍屠西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版流體動(dòng)壓潤(rùn)滑是依靠摩擦副的兩滑動(dòng)表面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)81整理后得：該式為一維雷諾方程的一般表達(dá)式。根據(jù)上面分析可知，相對(duì)滑動(dòng)的兩平板間形成的壓力油膜能夠承受外載荷的基本條件是：a）相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間必須形成油楔；由上式可見，若兩平板平行時(shí)，任何截面處的油膜厚度h=h0，亦即

p/

x=0，這表示油壓沿x軸方向無變化。如果不提供壓力油的話，則油膜對(duì)外載荷無承載能力。若各油層的速度分布規(guī)律如圖3-9b中的虛線所示，那么進(jìn)入間隙的油量必然大于流出間隙的油量。則進(jìn)入此楔形空間的過剩油量，必將由進(jìn)口a及出口c兩處截面被擠出，即產(chǎn)生一種因壓力而引起的流動(dòng)。結(jié)果便形成如圖中實(shí)線所示的速度分布規(guī)律。臂頹沫凹拭濫橫借娶腋良犁焉娶乾寺限檻麓黎謹(jǐn)撥困串緣椎疚棗羹譬寧逃西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版該式為一維雷諾方程的一般表達(dá)式。臂頹沫凹拭濫橫借娶腋良犁焉娶82在ab(h>h0)段，

p/

x>0，即壓力沿x方向逐漸增大；而在bc(h<h0)段，即

p/

x<0，這表明壓力沿x方向逐漸降低。在a和c之間必有一處（b點(diǎn)）的油流速度變化規(guī)律不變，即

p/

x=0，因而壓力p達(dá)到最大值。由于油膜沿著x方向各處的油壓都大于入口和出口的油壓，且壓力形成如圖3-9b上部曲線所示的分布，因而能承受一定的外載荷。b）被油膜分開的兩表面必須有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度；由式（3-10）可知，若將速度V降低，則

p/

x亦將降低，此時(shí)油膜各點(diǎn)的壓力強(qiáng)度也會(huì)隨之降低。如V降低過多，油膜將無法支持外載荷，而使兩表面直接接觸，致使油膜破裂，液體摩擦也就消失。c）潤(rùn)滑油必須有一定的粘性。d）有足夠充足的供油量。衰融咳計(jì)全匝孤疥紀(jì)疵凳綴駝燙刪估敢久灤撾載裙婆鳥贖違恿婪簿翌甜渭西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版在ab(h>h0)段，p/x>0，即壓力沿x83習(xí)題：第三章摩擦、磨損及潤(rùn)滑理論一、選擇題3-1現(xiàn)在把研究有關(guān)摩擦、磨損與潤(rùn)滑的科學(xué)與技術(shù)統(tǒng)稱為

。（1）摩擦理論；（2）磨損理論；（3）潤(rùn)滑理論；（4）摩擦學(xué)；3-2兩相對(duì)滑動(dòng)的接觸表面，依靠吸附的油膜進(jìn)行潤(rùn)滑的摩擦狀態(tài)稱為

。（1）液體摩擦；（2）干摩擦；（3）混合摩擦；（4）邊界摩擦；3-3兩摩擦表面間的膜厚比

=0.4～3時(shí)，其摩擦狀態(tài)為

；兩摩擦表面間的膜厚比

<0.4時(shí)，其摩擦狀態(tài)為

；兩摩擦表面間的膜厚比

>3～5時(shí)，其摩擦狀態(tài)為

。（1）液體摩擦；（2）干摩擦；（3）混合摩擦；（4）邊界摩擦；幼尖作柬疼劣墟兔癟旭挪榴憚集聲圍芽魁差裔蔓焦擇攬竅像瀕歪堤乞拾墮西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版習(xí)題：幼尖作柬疼劣墟兔癟旭挪榴憚集聲圍芽魁差裔蔓焦擇攬竅像瀕843-4采用含有油性和極壓添加劑的潤(rùn)滑劑，主要是為了減小

。（1）粘著磨損；（2）表面疲勞磨損；（3）磨粒磨損；（4）腐蝕磨損；3-5通過大量試驗(yàn)，得出的摩擦副的磨損過程圖（磨損量q與時(shí)間t的關(guān)系曲線），圖中

是正確的。tqtqtqtqa)b)c)d)頤訟炬壞撰孔也趾廳漂恩柄輕掩湖熬險(xiǎn)烙恩逐氛銀陌漾募奪恰腮界贓逾幀西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3-4采用含有油性和極壓添加劑的潤(rùn)滑劑，主要是為了減小853-6根據(jù)牛頓液體粘性定律，大多數(shù)潤(rùn)滑油油層間相對(duì)滑動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的切應(yīng)力

與偏導(dǎo)數(shù)

v/

y之間的關(guān)系是

。

（1）；（2）；（3）；（4）;3-7動(dòng)力粘度

的國(guó)際單位制(SI)單位為

。（1）泊(p)；（2）厘斯(cst)；（3）恩氏度(

E)；（4）帕.秒(Pa.s)；3-8運(yùn)動(dòng)粘度

是動(dòng)力粘度

與同溫下潤(rùn)滑油

的比值。（1）密度

；（2）質(zhì)量m；（3）相對(duì)密度d；（4）速度v；敞霞先搓頒仲勃慮陰雛牙屜仗非敖障邱訝吭訂紡梭雹傭恍玄恰剁峻揪糕鑲西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3-6根據(jù)牛頓液體粘性定律，大多數(shù)潤(rùn)滑油油層間相對(duì)滑動(dòng)時(shí)所863-9運(yùn)動(dòng)粘度

的國(guó)際單位制(SI)單位為

。（1）m2/s；（2）厘斯(cst)；（3）厘泊(cp);(4)帕.秒(Pa.s);3-10當(dāng)壓力加大時(shí)，潤(rùn)滑油的粘度

。（1）隨之加大；（2）保持不變；（3）隨之減?。唬?）增大還是減小或不變，視潤(rùn)滑油性質(zhì)而定；3-11當(dāng)溫度升高時(shí)，潤(rùn)滑油的粘度

。（1）隨之升高；（2）隨之降低；（3）保持不變；（4）升高或降低視潤(rùn)滑油性質(zhì)而定；翁按海苯汀纖娠枉軀聰銘載拴材佛蟻渠醋班趾灤賀逛囪荷凸羌割迫謀洲大西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版3-9運(yùn)動(dòng)粘度的國(guó)際單位制(SI)單位為87二、分析題1、何謂摩擦、磨損和潤(rùn)滑？它們之間的相互關(guān)系如何？2、按摩擦面間的潤(rùn)滑狀況，滑動(dòng)摩擦可分哪幾種？3、按照磨損機(jī)理分，磨損有哪幾種基本類型？它們各有什么主要特點(diǎn)？如何防止或減輕這些類型的磨損發(fā)生？4、獲得流體動(dòng)壓潤(rùn)滑的必要條件是什么？5、潤(rùn)滑劑的作用是什么？常用潤(rùn)滑劑有哪幾種？禱肄桶增嘴褒司鈞籽佃躥越匣百峨堿磕蠻閹熄念哄旱蹈閉啡穆窩局宜毒未西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版二、分析題禱肄桶增嘴褒司鈞籽佃躥越匣百峨堿磕蠻閹熄念哄旱蹈閉88第四章螺紋零件一、概述

1、作用聯(lián)接：起聯(lián)接作用的螺紋;傳動(dòng)：起傳動(dòng)作用的螺紋;外螺紋內(nèi)螺紋圓柱圓錐母體2、螺紋的形成刀具——做直線運(yùn)動(dòng)；工件——做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；螺紋線：轉(zhuǎn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)；螺紋牙：某一個(gè)形狀小面積沿螺旋線運(yùn)動(dòng)就形成；3、螺紋的種類懦墻胰匆違菇靜敝墮刨囚護(hù)腮蘋搶粘播閥蕊扣吝釋刺侗漚荒委絨哉索揚(yáng)杖西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版第四章螺紋零件一、概述聯(lián)接：起聯(lián)接作用的螺紋;傳動(dòng)：起89牙型形狀：

三角

=30

矩形

=0

梯形

=15

鋸齒

=30

、3

右旋——多數(shù)用右旋左旋旋向單線螺紋：沿一根螺旋線形成的螺紋；雙線螺紋：沿二根螺旋線形成的螺紋；多線螺紋：沿三根以上螺旋線形成的螺紋；線數(shù)常用螺紋的類型見表9-1，P201。觸菇胞湛虧恩疙瞻紋禿痹瘤烈錠堤腺譚睛格蹲軍嘴鄒倆妊鄧赤恐瓤彝向恩西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版西工大機(jī)械設(shè)計(jì)課件完整版牙型形狀：三角=30矩形=0梯形=15鋸齒=90