第九章设计总论.ppt

第九章设计总论
第一页，本课件共有60页
一、机械零件研究对象
§9-1 机械零件设计概述
齿轮机构（传动）
齿轮 传动件
轴、轴承、套筒等 具体有：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、冲蚀磨损、微动磨损
耐磨性准则：
P    
针对失效形式：零件表面破坏
典型零部件：齿轮、轴承、链等
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6 耐热性准则
高温引起承载能力降低、蠕变，也会造成热变形、附加热应力，破坏正常的润滑条件，改变零件间的间隙，降低精度等
耐热性准则：工作温度低于许用值
针对失效形式：高温引起的润滑不良、蠕变
典型零部件：蜗杆、齿轮、滑动轴承等
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7 振动稳定性准则
共振：当机器的自振固有频率f与周期性激振频率相同或整数倍时，就会发生共振，此时振幅急剧增大，导致零件破坏或机器工作条件失常等
振动稳定性：机器工作时振幅不能超过许可值
振动稳定性准则： >fp 或 <fp
针对失效形式：共振产生的工作失常
典型零部件：轴等
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§9-2 机械零件的强度
一、载荷
二、应力
三、机械零件的强度计算
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一、载荷
载荷：作用于零件上的力或力矩
工作载荷：机器正常工作时所受的实际载荷
名义载荷：理想工作条件下的载荷
计算载荷：作用于零件的实际载荷，考虑各种附加载荷
计算载荷=K ×名义载荷
载荷系数
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随机变应力
1 静应力：不随时间变化的应力
规律性不稳定变应力
二、应力
变应力：
不稳定变应力：规律性不稳定变应力和随机变应力
稳定循环变应力
2 变应力：随时间变化的应力
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3、稳定循环变应力的基本参数和种类
1）基本参数
应力循环特性
（应力比）
最大应力
最小应力
平均应力
应力幅
2）稳定循环变应力种类
γ=+1— 静应力 γ=-1 — 对称循环变应
γ=0—脉动循环变应力 -1<γ<0 0<γ <1—非对称循环变应力
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静应力
γ=+1
脉动循环变应力
γ= 0
对称循环变应力
γ=－1
非对称循环变应力
-1< γ<0
0<γ <1
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注意：
1、最大、最小应力都是代数值，以绝对值较大者为最大应力，并规定它为正号，按照这样的规定，循环特征的范围为：
2、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。
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1 静应力下的许用应力
破坏形式 断裂或塑性变形
塑性材料:取屈服极限作为极限应力
脆性材料:取强度极限作为极限应力
三、机械零件的强度计算
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疲劳破坏特征：
1）破坏时的应力远小于材料的静强度极限；
2）无明显塑性变形的脆性突然断裂；
3）在循环应力多次反复作用下产生,即疲劳断裂是
损伤的累积;疲劳断裂与应力循环次数密切相关
4）对零件的材料、形状、尺寸、表面状态、使用
条件等都非常敏感。
2 变应力下的许用应力
机械零件在变应力作用下产生的破坏称为疲劳破坏
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1）疲劳曲线
应力循环特性一定时，表示应力 与应力循环次数N间的
关系曲线。(求材料在不同N下的疲劳极限)它是取同一r不同
N值时做实验所得。不同材料具有不同疲劳曲线。
σ
当N≥N0 : σrN= σ-1
→当σ＜ σ-1
→无限循环不破坏
σrN：对应N的疲劳极限
N↑→σrN ↓
用σ－1表示材料在对称情况下的疲劳极限(N=N0)
当N＜N0 :
对应N0的应力称为材料的疲劳极限
σ
N
σ－1
N0
σrN
N
N0－循环基数
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2）变应力下的许用应力
取材料的疲劳极限作为极限应力（无限寿命下的许用应力）
当应力是对称循环变化时：
εσ－零件的尺寸系数
β－零件的表面状态系数
kσ－零件的有效应力集中系数
当应力是脉动循环变化时：
安全系数：参考相关资料
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§9-3 机械零件的接触强度
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
在接触应力的反复作用下，首先在表层内