《机械设计》第二章强

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1、第二章机械零件的强度§2—1载荷与应力的分类一、载荷的分类1）循环变载荷a)稳定循环变载荷b)不稳定循环变载荷2）随机变载荷静载荷变载荷：载荷：1）名义载荷2）计算载荷随机变应力静应力规律性不稳定变应力二、应力的分类1、应力种类变应力：不稳定变应力：稳定循环变应力：平均应力、应力幅和周期都不随时间变化2、稳定循环变应力的基本参数和种类a)基本参数应力循环特性最大应力最小应力平均应力应力幅b)稳定循环变应力种类：γ=–1——对称循环变应力γ=0——脉动循环变应力静应力非对称循环变应力脉动循环变应力对称

2、循环变应力注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生名义应力——由名义载荷产生的应力计算应力——由计算载荷产生的应力3）名义应力和计算应力§2-2机械零件的主要失效形式和设计计算准则一、机械零件的失效形式失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、噪声失效、精度失效、可靠性失效二、机械零件的计算准则工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则

3、×××两种判断零件强度的方法1判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用应力判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数1、强度准则零件在载荷作用下抵抗破坏的能力*提高机械零件强度的措施合理布置零件，减少所受载荷。降低载荷集中，均匀载荷分布。采用等强度结构。选用合理截面。减少应力集中。2、刚度准则零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力y——可以是挠度、偏转角或扭转角*影响刚度的因素材料：弹性模量越大，刚度越大结构：截面形状、支撑方式及位置、加强肋预紧装配3、耐磨性准则作相对运动的零件其工作表面

4、抵抗磨损的能力*提高表面磨损强度的主要措施选用合适的摩擦副材料，如钢-青铜提高表面硬度降低表面粗糙值采用有效的润滑剂和润滑方法表面镀层、氧化处理防尘，加装防尘罩防止温度过高，利用风冷或水冷5、热平衡准则4、振动和噪声准则*减轻振动的措施采用对称结构对转动零件进行平衡利用阻尼作用消耗引起振动的能量设置隔振零件如弹簧、橡胶垫等设置阻尼器和吸振器6、可靠性准则系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。*温度对机械零件工作能力的影响温度影响摩擦磨损温度影响材料膨胀和收缩温度影响蠕变和松

5、弛热应变、弹性模量、线膨胀系数蠕变：在一定温度和应力下，零件塑性变形连续增长的现象松弛：在预紧情况下工作的零件总变形量不变，其弹性变形逐渐转化成塑性变形，应力逐步降低的现象：可靠度——表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率N个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有Nf个失效，剩下Nt个仍继续工作，则不可靠度（失效概率）：n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2、…Rn，则系统的可靠度为R=R1R2…Rn一、单向应力下的塑性零件强度条件：或§2—3静应力时机械零件的

6、强度计算二、复合应力时的塑性材料零件按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算由第三强度理论（最大剪应力理论）由第四强度理论：（最大变形能理论）复合应力计算安全系数为：三、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：（强度极限）1、单向应力状态强度条件：或或失效形式：断裂按第一强度条件：（最大主应力理论）2、复合应力下工作的零件注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）—强度计算应计入应力集中的影响脆性材料（铸铁）—强度计算不考虑应力集中一般工作期内应力变化次数<103（104）按静应力强度计算§2-4机

7、械零件的接触强度高副零件工作时，理论上是点接触或线接触→实际上由于接触部分的局部弹性变形而形成面接触→由于接触面积很小，使表层产生的局部应力却很大。该应力称为接触应力。在表面接触应力作用下的零件强度称为接触强度计算依据：弹性力学的赫兹公式1、接触应力a)两圆柱体接触b)两球接触ρΣ——综合曲率半径说明：1）圆柱体，球∴σHmax与F不呈线性关系3）同样的p1、p2下，内接触时ρΣ较小，σHmax较小，约为外接触时的48%，∴重载情况下，采用内接触，有利于提高承载能力或降低接触副的尺寸。2）圆柱体，球

8、∴ρΣ越大，σHmax越小2、失效形式静应力:表面压碎——脆性材料,表面塑性变形——塑性材料变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。1）控制最大接触应力2）提高接触表面硬度，改善表面加工质量3）增大综合曲率半径ρΣ4）改外接触为内接触，点接触→线接触5）采用高粘度润滑油3、提高接触疲劳强度的措施1．何谓机械零件的失效？何谓机械零件的工作能力？2．机械零件常用的计算准则有哪些？3、静应力与变应力的区别？静应力作用下塑性材料和脆性材料的强度计算有何不同？4、稳定