上海工程技术大学-2017(1)机械设计总复习概要讲课讲稿.ppt

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1、上海工程技术大学2016-2017(1)机械设计总复习概要第一章知识回顾和问题知识回顾:1、知道了“学什么，为什么学，如何学”的问题；2、几个名词和概念；（失效、承载能力、计算（许用）安全系数等）3、机械设计的总体原则和一般程序；4、零件设计的一般程序。问题：1、本课程的研究对象是什么？主要任务是什么？2、从功能方面谈谈机械的组成。3、什么叫机械零部件的失效？第二章知识回顾和问题知识回顾:1.稳定循环变应力的基本参数共有５个基本参数，知其２就能求其他5.应力循环特性1.最大应力2.最小应力3.平均应力4.应力幅典型的疲劳曲线如右图所示：可以看出：随N的增大而

2、减小。但是当N超过某一循环次数N0时，曲线趋于水平。即不再随N的增大而减小。N0-----循环基数。以N0为界，曲线分为两个区：1）无限寿命区：当N≥N0时，曲线为水平直线，对应的疲劳极限是一个定值，用表示。它是表征材料疲劳强度的重要指标，是疲劳设计的基本依据。s－N疲劳曲线有限寿命区无限寿命区CDs－N疲劳曲线有限寿命区无限寿命区CD低周疲劳高周疲劳借助极限应力图，可得到各种循环特征值r下的疲劳极限smsao每一r值，实验可得相应的疲劳极限sr而sr=sa+smA’C曲线A’C’即为材料的极限应力图E’点所对应的循环特征值r为多少？s’ms’aE’a特殊点

3、A’和C’A’（）0，s-1C（）,0s+1塑性材料：C（）,0ss脆性材料：C（）,0sbD’45oD（），s02s02其上任一点E’的纵、横坐标之和，即为材料在该点所对应的r下的疲劳极限(不同循环特征r时的材料的疲劳极限)二．材料的极限应力曲线D’（），s02s02A’——对称疲劳极限点D’——脉动循环疲劳极限点C——屈服（强度）极限点为简便求出各种材料在不同循环特征r的疲劳极限，一般采用简化的极限应力图smsaoCD’45o对于塑性材料：取三点（分别对应三个r值）A’（）0，s-1D’（），s02s02G'（），0ssA’G’45o折线A’D’G’C为

4、简化的极限应力曲线a'作法：考虑材料的最大应力不超过疲劳极限，得A’D’及延长线,考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，得G’C对称疲劳极限点脉动疲劳极限点屈服极限点总结：材料的极限应力线图的简化A'D'G'C线已知σ-1、σ0、σs(循环次数N=N0时)作图如下：1·找A’，D’、C（σs，0）三点。2·连接A’D’并延长。3·过C作与横轴成45°的直线与A’D’连线或其延长线交于G’点。折线A’G’C即为材料的极限应力曲线做疲劳寿命实验时，材料试件是一种特殊的结构，而实际零件的几何形状、尺寸大小、加工质量及强化因素等与试件有区别，使得零件的疲劳极限要低于

5、试件的疲劳极限1.零件的疲劳极限需考虑零件上的应力集中、绝对尺寸和表面状态这些因素的影响零件受载时，由于几何形状或外形尺寸发生突变，而引起局部应力显著增大的现象——其影响用ks(kt)来考虑若同时有几个不同的应力集中源，选最大值计算◆应力集中如：孔、圆角、键槽、螺纹等具体取值查附表3-1~3-6§3-2机械零件的疲劳强度kσ＞１绝对尺寸越大，极限应力越小其影响用es(et)来考虑◆绝对尺寸尺寸越大，晶粒越粗，出现缺陷的概率增加具体取值查附图3-2，附表3-7，3-8同时，冷作硬化层相对较薄表面光滑或经过表面处理可提高疲劳极限◆表面质量其影响用b来考虑，具体取

6、值查附图3-4，附表3-9~3-11加工质量βσ＜１（加工质量越高，βσ越大）强化因素βq>1εσ＜１（尺寸越大，εσ越小）q1)11k(Kbbessss-+=综合影响系数有效应力集中系数尺寸系数表面质量系数强化系数敏化系数理论应力集中系数D’G’CA’材料零件2.零件的极限应力线图——ADGC线ADG将零件材料的极限应力线图中的直线A'D'G'按比例向下移，成为右图所示的直线ADG，而极限应力曲线的CG部分，由于是按照静应力的要求来考虑的，故不须进行修正。这样就得到了零件的极限应力线图。注：线段AG和A’G’不平行！1）坐标点及其坐标值的变化三个特征坐标说

7、明1·Kσ为综合影响系数，只影响σa2·Kσ只影响AG线的位置。2）作图已知σ-1、σ0、σs、Kσ、根据公式计算出A、D坐标值作图如下：1·找A、D两点。A（0，σ-1e），D（σ0/2，σ0e/2）2·连接AD并延长与CG交于G点，折线AGC即为零件的极限应力曲线。具体作图过程如下页所示D’G’CA’材料零件ADG2、单向稳定变应力时的疲劳强度计算：γ=C、σm=C、σmin=C的疲劳强度校核。判断零件的应力变化规律1计算出σm和σa3表示工作应力点4判断工作应力力点所在区域5计算出极限应力6求出危险截面的σmax和σmin2CAG从O点出发的斜直线OM

8、上r相同3．单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算C