ch2机械零件的强度及耐磨性

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1、1.载荷机器正常工作时所受的实际载荷(一般难以确定)名义载荷：静应力：工作载荷：按原动机功率求得(理想状态)功率kW转速r/min计算载荷：载荷系数(考虑各种附加载荷)2.应力不随时间而变的应力变应力：随时间而变的应力稳定循环：不稳定循环：随机：不随时间变之一随时间变变化无规律仅讨论稳定循环变应力第二章机械零件的强度及耐磨性第一节机械零部件设计中的载荷和应力3.几种稳定循环变应力(1)变应力参数(以正应力为例、可将替换)最大应力最小应力应力幅平均应力(2)对称循环变应力循环特征(3)脉动循环变应力(4)静应

2、力脉动循环变应力对称循环变应力非对称循环变应力已知2个参数可确定其余参数静应力第二节机械零件的疲劳强度1.危险剖面的应力正应力：剪应力：极限应力脆性材料取强度极限塑性材料取屈服极限2.危险剖面的安全系数一、静应力作用下的强度条件二、变应力作用下的强度条件1.静、变应力下的零件损坏和极限应力(1)零件损坏机理静应力作用下：危险剖面塑性变形或断裂变应力作用下：疲劳断裂零件表面应力超过极限值微裂纹扩展断裂(2)极限应力静应力极限应力：与材料性能有关变应力疲劳极限：与材料有关外，还与循环特征r应力循环次数N有关应力

3、集中、绝对尺寸、表面状态2.不同循环次数N时的疲劳极限(1)疲劳曲线在循环特征为r的变应力作用下对一组试样作疲劳试验一个值记录下试样破坏的值(2)循环基数当值小到某一数值时，“无数”次循环试样都不会疲劳破坏，则用替代“无数”次。如碳钢(3)材料疲劳极限与对应的值曲线方程：(4)不同N的疲劳极限当时当时3.不同应力循环特征r时的疲劳极限(1)材料的极限应力简图已知材料的机械性能可作简图折线ADG上任一点，表示在不同r时的疲劳极限对于n点(工作应力为和)应力循环特征：对应的疲劳极限：等效系数对于塑性材料DG上任

4、一点代表AD上任一点代表一定r的材料疲劳极限对于D点结论：材料疲劳极限当工作应力(和)的循环特征当工作应力(和)的循环特征材料疲劳极限(2)考虑应力集中、绝对尺寸、表面状态时的疲劳极限应力集中：零件剖面几何形状突变处疲劳极限降低用应力集中系数来考虑绝对尺寸：剖面绝对尺寸大、出现缺陷概率大、疲劳极限降低用绝对尺寸系数来考虑表面状态：表面光滑或强化处理、能提高疲劳极限用表面状态系数来考虑综合影响系数或考虑各因素影响用或修正纵坐标(应力幅部分)零件的疲劳极限零件的疲劳极限结论：对于塑性材料(3)单向应力状态下的安

5、全系数安全系数定义：对于塑性材料当时当时以上正应力公式，用替代则对剪应力同样适用[注意]第三节机械零件的接触强度整体强度：零件在较大的体积内受载时产生应力，此应力状态下的强度称为整体强度。接触强度：两个点、线接触的零件受载后在接触处产生的局部应力。这时零件强度称为接触强度。疲劳点蚀：作周期性变化的接触应力使零件表面形成一些小坑的现象。疲劳点蚀使减小了接触面积，损坏了零件表面,降低了零件承载能力,并引起振动和噪声。它是齿轮、滚动轴承等零件的主要失效形式。接触疲劳强度的判定条件为：σH≤[σH]=σHlim/S

6、H(σHlim由实验测得,SH>1)若两零件硬度不同，常以较软零件的接触疲劳极限为准。接触应力的特点大小相等、方向相反；左右对称；稍离接触区中线即迅速降低等。第四节　机械零件中的摩擦、磨损和润滑一、机械中的摩擦根据摩擦副的表面润滑状态，摩擦可分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦。1.干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦；2.边界摩擦：表面间被极薄的润滑膜所隔开，且摩擦性质与润滑剂的粘度无关而取决于两表面的特性和润滑油油性的摩擦；3.流体摩擦：表面间的润滑膜把摩擦副完全隔开，摩擦力的大小

7、取决于流体分子内部摩擦力的摩擦；4.混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦。机械设计中摩擦约束的实质摩擦具有二重性：一方面，摩擦是有利的；此时摩擦约束条件是：摩擦必须足够大，即摩擦系数或摩擦力矩或摩擦力应大于规定的许用值，以保证机器工作的可靠性；另一方面，摩擦是有害的，会带来能量损耗、工作温度上升，还会产生振动和噪声；　　此时摩擦约束条件是：摩擦系数、温升不超过许用值，效率不低于许用值或摩擦的能耗不超过许用值等。影响摩擦的主要因素(1)表面膜的影响：用自然或人工的方法在金属表面上形

8、成一层很薄的膜，可以降低摩擦；(2)摩擦副材料性质的影响：互溶性较大的金属摩擦副，摩擦系数较大；反之，摩擦系数较小。材料的硬度对摩擦系数也有一定的影响，一般而言，硬度越高，摩擦系数越小。(3)摩擦副表面粗糙度的影响：表面粗糙度数值减小，摩擦系数越低。(4)摩擦表面间润滑的影响：干摩擦的摩擦系数一般大于0.1；边界摩擦、混合摩擦次之，通常约在0.01～0.1之间；液体摩擦的摩擦系数最小，油润滑时最小可达0.001～