第2章機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則教材

§2-1機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效:機(jī)械零件不能正常工作。

工作能力：零件不發(fā)生失效時(shí)安全工作的限度。2.失效的型式：第2章機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則一、失效的定義和類型1.失效的定義斷裂或塑性變形過大的彈性變形工作表面失效（磨損、點(diǎn)蝕、膠合、塑性流動(dòng)、壓潰和腐蝕等）聯(lián)接的松弛摩擦傳動(dòng)的打滑受壓桿件的失穩(wěn)等。

機(jī)械零件設(shè)計(jì)時(shí)，保證零件能正常工作而不產(chǎn)生失效所必須遵循的條件。三、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如：強(qiáng)度條件、剛度（穩(wěn)定性）條件、耐磨性條件等均是機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。設(shè)計(jì)計(jì)算四、機(jī)械零件設(shè)計(jì)計(jì)算的類型校核計(jì)算

§2-1機(jī)械零件的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則§2-2載荷和應(yīng)力的分類一、載荷分類1.定義作用在零件上的外力。2.分類靜載荷：不隨工作時(shí)間變化的載荷。動(dòng)載荷：隨工作時(shí)間變化的載荷。有周期和非周期動(dòng)載荷之分。名義載荷—在理想的平穩(wěn)工作條件下，作用在零件上載荷。計(jì)算載荷：考慮載荷不穩(wěn)定等因素用以零件設(shè)計(jì)時(shí)的載荷。計(jì)算載荷=K×名義載荷式中：K—載荷系數(shù)§2-2載荷和應(yīng)力的分類二、應(yīng)力的類型1.靜應(yīng)力:由靜載荷產(chǎn)生的應(yīng)力。2.變應(yīng)力:由變載荷產(chǎn)生的應(yīng)力。最大應(yīng)力:最小應(yīng)力:平均應(yīng)力:應(yīng)力幅:循環(huán)特性:二、應(yīng)力的類型靜應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力§2-3機(jī)械零件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：失效形式：過大的塑性變形或斷裂。強(qiáng)度:在一定載荷作用下，零件抵抗變形或斷裂的能力。1.材料的極限應(yīng)力塑性材料取脆性材料取變應(yīng)力取接觸應(yīng)力取2.復(fù)合應(yīng)力時(shí)的塑性材料第三強(qiáng)度理論：第四強(qiáng)度理論：用第三或第四強(qiáng)度理論確定強(qiáng)度條件2.復(fù)合應(yīng)力時(shí)的塑性材料復(fù)合安全系數(shù)（第四強(qiáng)度理論）：許用安全系數(shù)視載荷性質(zhì)及零件的重要程度等條件選擇。見表2.2所示?！?-4機(jī)械零件的表面強(qiáng)度一、整體強(qiáng)度與表面強(qiáng)度定義整體強(qiáng)度:

零件受載時(shí)，在較大的體積內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度。表面強(qiáng)度：零件受載時(shí)，在接觸表面產(chǎn)生的應(yīng)力強(qiáng)度。二、表面強(qiáng)度的分類表面接觸強(qiáng)度：以點(diǎn)、線接觸的零件的強(qiáng)度，其失效形式為表面壓碎和疲勞點(diǎn)蝕（如：齒輪、滾動(dòng)軸承）表面擠壓強(qiáng)度：以面接觸的兩零件的強(qiáng)度，其失效形式為表面壓潰（如：鍵與輪轂）表面磨損強(qiáng)度：兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的強(qiáng)度，失效形式為表面磨損

（如：滑動(dòng)軸承）表面接觸強(qiáng)度可用的彈性力學(xué)中的赫茲公式計(jì)算：表面接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)條件為：最大許用接觸應(yīng)力表面接觸強(qiáng)度式中：——節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率半徑——材料的彈性模量——材料的泊松比

與載荷不呈線性關(guān)系不論 是否相同：最大接觸應(yīng)力與接觸形式有關(guān)。公式討論表面擠壓強(qiáng)度與表面磨損強(qiáng)度表面磨損強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：表面擠壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：§2-5機(jī)械零件的剛度轉(zhuǎn)角:扭轉(zhuǎn)角:剛度:零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。剛度條件：撓度:剛度影響：①材料對(duì)剛度影響②結(jié)構(gòu)對(duì)剛度的影響③預(yù)緊裝配對(duì)剛度的影響提高構(gòu)件剛度的方法高強(qiáng)度合金鋼代替普通碳素鋼對(duì)提高剛度意義不大。（金屬彈性模量相差不大）可通過改變支承方式、結(jié)構(gòu)形式提高剛度。采用多支承可增加構(gòu)件剛度提高構(gòu)件剛度的方法采用加強(qiáng)肋增加構(gòu)件剛度采用型鋼增加構(gòu)件剛度加強(qiáng)肋增加構(gòu)件剛度時(shí)其高度不宜過低?！?-6機(jī)械零件的沖擊剛度沖擊能變形能沖擊系數(shù)彈性范圍內(nèi)沖擊應(yīng)力：靜應(yīng)力§2-6溫度對(duì)機(jī)械零件工作能力的影響溫度對(duì)材料膨脹和收縮的影響溫度對(duì)摩擦磨損的影響溫度對(duì)潤滑油的影響：§2-6溫度對(duì)機(jī)械零件工作能力的影響溫度對(duì)蠕變的影響：蠕變：在一定工作溫度和應(yīng)力作用下，零件塑性變形緩慢而連續(xù)增長的現(xiàn)象。溫度對(duì)松弛的影響松弛：在預(yù)緊情況下工作的零件，雖然總變形不變，但在高溫影響下，其彈性變形會(huì)隨時(shí)間逐漸轉(zhuǎn)化為塑性變形，引起應(yīng)力降低的現(xiàn)象稱為松弛。§2-7機(jī)械零件的振動(dòng)穩(wěn)定性

零件受周期性變化的作用力作用，會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象（失穩(wěn)）。振動(dòng)：零件發(fā)生周期彈性變形的現(xiàn)象稱為振動(dòng)。設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：零件的自振頻率與外力作用頻率不相接近?！?-8機(jī)械零件的可靠性一.可靠性概念累計(jì)失效概率Ft：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)失效的概率?？煽啃裕寒a(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，正常工作的能力。（表示零件正常工作的程度）可靠度Rt：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，正常工作的概率。（度量產(chǎn)品可靠性的特征量）強(qiáng)度條件：二、機(jī)械零件的可靠性計(jì)算（靜強(qiáng)度）1.應(yīng)力—強(qiáng)度干涉模型—工作應(yīng)力表示導(dǎo)致失效的任何因素?！獦O限應(yīng)力防止失效發(fā)生的任何因素。2.可靠性計(jì)算

認(rèn)為所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品都存在一定的失效可能性，通過計(jì)算可確定產(chǎn)品的可靠程度。均符合正態(tài)分布。二、機(jī)械零件的可靠性計(jì)算（靜強(qiáng)度）設(shè)：零件發(fā)