第13章 机械零件设计基础ppt课件.ppt

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1、机械零件的计算准则摩擦学设计基础机械零件材料选用原则机械零部件的标准化第十三章机械零件设计基础机械零件的失效及其类型强度准则刚度准则稳定性准则耐热性准则可靠性准则§1３.1　机械零件的计算准则机械零件的计算准则机械零件的失效及其类型失效——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：变形、断裂、腐蚀、磨损、老化、打滑和松动　　等，也有复合型式的失效工作能力——机械零件具有足够的抵抗失效的能力计算准则——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因为失效类型不同，所以机械零件的工作能力类型也不同，故机械零件的计算准则也不同载荷和应力1载荷和应力１、载荷动载荷：

2、由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷静载荷变载荷按是否随时间变化，载荷机械零件的计算准则2、应力应力静应力循环应力smax─最大应力；smin─最小应力sm─平均应力；sa─应力幅值r─应力比（循环特性）循环应力载荷和应力3对称循环脉动循环常见的循环应力对称循环应力r=-1、sm＝0脉动循环应力r=0、smin＝0静应力r=1静应力（可看作是循环应力的一个特例）静应力只在静载荷作用下产生，循环应力可由变载荷产生，也可由静载荷产生。机械零件的计算准则强度准则强度：指机械零件工作时抵抗破坏（断裂或塑性变形）的能力。强度条件有两种表示方法：1）用应力表示：≤＝2）用安全系数表示：≥＝式中：—

3、计算最大应力—极限应力—计算安全系数—许用应力—许用安全系数注：对于切应力，只须将上述各公式中的换成　即可。机械零件的计算准则强度准则静应力下的强度一、静强度在静应力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性变形或断裂。材料种类不同，所取极限应力也不同。塑性材料单向应力状态下：，复合应力状态下：按第三或第四强度理论计算当量应力。脆性材料单向应力状态下：，复合应力状态下：按第一强度理论计算当量应力。对于塑性材料和组织不均匀的材料（如灰铸铁），在计算静强度时，可不考虑应力集中的影响。对于组织均匀的低塑性材料（如淬火钢），在计算静强度时，应考虑应力集中的影响。机械零件的计算准则挤压强度挤压应力：两零件

4、之间为面接触时，在载荷作用下，接触表面上产生的应力，用表示。挤压强度：在挤压应力作用下的强度。其强度条件为：≤［］挤压应力作用下，接触面的失效形式是－－“压溃”。相互挤压表面上的挤压应力相等。机械零件的计算准则接触强度二、疲劳强度机械零件的计算准则疲劳：机械零件在循环应力的作用下的失效形式设计方法：标称应力法、局部应力应变法、损伤容限设计法和概率疲劳设计法疲劳极限：应力比为r的应力循环作用N次后，材料不发生疲劳的最大应力疲劳寿命（N）:材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N疲劳曲线：应力循环特性一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数之间关系的曲线机械零件的计算准则无限寿命区对称循环：脉动循环：

5、当N>103(104)——高周循环疲劳当时随循环次数↑疲劳极限↓疲劳曲线方程有限寿命区当N<103(104)—低周循环，疲劳极限接近于屈服极限，按静强度计算——寿命系数疲劳极限m—指数与应力与材料的种类有关钢m=9——拉、弯应力、剪应力m=6——接触应力青铜m=9——弯曲应力m=8——接触应力机械零件的计算准则许用安全因数载荷及应力计算精度高、所用数据可靠、工艺质量和材料均匀性都很好时，取许用安全因数为1.3；载荷及应力计算精度较差、材料不够均匀时，取许用安全因数为1.5～1.8；载荷及应力计算精度很差、材料均匀性也很差时，取许用安全因数为1.8～2.5。机械零件的计算准则挤压强度及刚度准

6、则三、刚度准则刚度：指机械零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。如果零件的刚度不足，有些零件则会因为产生过大的弹性变形而失效。例如：机床主轴的弹性变性过大将会影响所加工工件的精度。机械零件的计算准则y——可以是挠度、偏转角或扭转角四、振动稳定性准则机械振动：零件在其平衡位置附近作往复运动机器或零件处于振动不稳定状态，也称之为失去振动稳定性。fF＜0.85f或fF＞1.15ff是零件的固有频率；fF是激振力的频率。机械零件的计算准则增大零件的刚度和减轻零件的质量可以提高零件的固有频率，反之则降低零件的固有频率。五、耐热性准则机械零部件由于外部或内部的原因，有的工作在室温以上。在高的温度下会引起

7、摩擦副胶合、材料强度降低、热变形或润滑剂迅速氧化等后果而使零件失效。因此，对可能产生较高温升的零部件应进行温升计算，以限制其工作温度。必要时可采用冷却措施。六、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。机械零件的计算准则可靠度：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N０个仍继续工作，则R=1－Nf/N0n个零