機(jī)械設(shè)計(jì)第二章機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則-文庫(kù)吧
2024-12-23 19:45 本頁(yè)面
【正文】 max σmin d） 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 r = 0 σ t σa σa σ max σm 二、機(jī)械零件的強(qiáng)度判據(jù) ? 機(jī)械零件的強(qiáng)度判據(jù)的兩種表達(dá)方式 ???????????][][][][limlim????????SS?????????][][limlim????????SSSS三、靜應(yīng)力下機(jī)械零件的強(qiáng)度 ? 靜應(yīng)力下，零件的 強(qiáng)度失效：塑性變形或斷裂 1．塑性材料制成的零件 ? 強(qiáng)度失效： 塑性變形 ? 極限應(yīng)力應(yīng)取為材料的屈服極限， 即 ? lim = ? S， ? lim = ? S ? 復(fù)合應(yīng)力時(shí) —— 彎曲正應(yīng)力 ?b和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ?T 根據(jù) 第三或第四強(qiáng)度理論 來確定其強(qiáng)度條件 ???????????][3][42222στσσστσσTTbb? 按第三強(qiáng)度理論計(jì)算時(shí)近似取 ? 按第四強(qiáng)度理論計(jì)算時(shí)近似取 ，可得 或 b???SS ?2?SSτσ3SS ?τσ][222SττσσσST???????????SSbS][22SSSSSS ???????TSS??? ?其中 2．脆性材料和低塑性材料的零件 ? 強(qiáng)度失效：脆性斷裂 ? 極限應(yīng)力應(yīng)取為材料的強(qiáng)度極限， 即 ? lim = ? B， ? lim = ? B ? 復(fù)合應(yīng)力時(shí) 根據(jù) 第一或第二強(qiáng)度理論 來確定其強(qiáng)度條件 ? 組織不均勻的脆性材料（如灰鑄鐵）， 不考慮應(yīng)力集中 ? 組織均勻的低塑性材料（如低溫回火的高強(qiáng)度鋼）， 應(yīng)考慮應(yīng)力集中 ][B ?? ?? SS ??][B ?? ?? SS ??][][B????S??][][B????S??四、許用安全系數(shù)與許用應(yīng)力 ? 許用安全系數(shù)的選取原則： 在保證機(jī)器安全可靠的前提下 ， 盡可能選用較小的許用安全系數(shù) ? 選擇許用安全系數(shù)要考慮的因素： 1）載荷和應(yīng)力的性質(zhì)及計(jì)算的準(zhǔn)確性 2）材料的性質(zhì)和材質(zhì)的不均勻性 3）零件的重要程度 4）工藝質(zhì)量和探傷水平 5）運(yùn)行條件（平穩(wěn)、沖擊） 6）環(huán)境狀況（腐蝕、溫度） 第三節(jié) 對(duì)稱循環(huán)穩(wěn)定變應(yīng)力下 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 一、疲勞斷裂特征 ? 強(qiáng)度失效： 疲勞斷裂 ? 疲勞斷裂的過程 ： 第一階段 形成疲勞源 第二階段 裂紋擴(kuò)展 第三階段 發(fā)生瞬斷 ? 截面呈現(xiàn)兩個(gè)區(qū)域： 光滑的疲勞區(qū) 粗糙的脆性斷裂區(qū) ? 疲勞破壞的特點(diǎn)： 1）在循環(huán)變應(yīng)力多次反復(fù)作用下產(chǎn)生 2）不存在宏觀的、明顯的塑性變形跡象 3）循環(huán)變應(yīng)力遠(yuǎn)小于材料的靜強(qiáng)度極限 4）對(duì)材料的組成、零件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)、使用條件和外界環(huán)境等都非常敏感 疲勞破壞的突發(fā)生、高度局部性、對(duì)各種缺陷的敏感性，因而具有更大的危險(xiǎn)性 二、疲勞曲線及疲勞極限 ? 疲勞極限 ? rN 或 ? rN 在循環(huán)特性 r下的變應(yīng)力，經(jīng)過 N次循環(huán)后，材料不發(fā)生疲勞破壞的應(yīng)力最大值 ? 疲勞曲線（ ?— N或 ?— N曲線） 表示循環(huán)次數(shù) N與疲勞極限之間的關(guān)系曲線 分成兩個(gè)區(qū)域： N N0為有限壽命區(qū) N ≥ N0為無(wú)限壽命區(qū) N0為循環(huán)基數(shù) 1．有限壽命區(qū) ? N 103（ 104） —— 低周循環(huán)疲勞 疲勞極限較高，接近 屈服極限，疲勞極限 幾乎與循環(huán)次數(shù)的變 化無(wú)關(guān) 低周循環(huán)疲勞的零件，一般可按靜強(qiáng)度計(jì)算 ? N ≥103（ 104） —— 高周循環(huán)疲勞 其中： 103（ 104） ≤N N0， 疲勞極限隨循環(huán)次數(shù)增加而降低 ? 有限壽命設(shè)計(jì) 2．無(wú)限壽命區(qū) ? N≥N0時(shí)，疲勞曲線為水平線 ? N0次循環(huán)時(shí)的疲勞極限： ? r、 ? r ? 對(duì)稱循環(huán)時(shí)為 ? ? 1，脈動(dòng)循環(huán)時(shí)為 ? 0、 ? 0 ? 無(wú)限壽命設(shè)計(jì) ? 有色金屬和高強(qiáng)度合金鋼沒有無(wú)限壽命區(qū) 3．循環(huán)次數(shù)為 N時(shí)的疲勞極限 ? 疲勞曲線方程式 ? 循環(huán)次數(shù)為 N時(shí)的疲勞極限 ? 壽命系數(shù) ???????39。CNNCNNmrmrNmrmrN00???????????????rNrmrNrNrmrNkNNkNN??????00mN NNk 0? 4．幾個(gè)問題的說明 （ 1）循環(huán)基數(shù) N0 及循環(huán)次數(shù) N ? 材料性質(zhì)不同， N0值也不同。鋼的硬度（強(qiáng)度）愈高， N0值愈大 ? 按硬度粗略分： ≤350HBS的鋼， N0≈106~107 350HBS的鋼， N0≈10 107~25 107 有色金屬 N0≈25 107 ? 通常疲勞極限在 107循環(huán)次數(shù)下試驗(yàn)得來 ? 計(jì)算 kN時(shí) ： 取 N0 = 107 ≤350HBS的鋼： 若 N 107 ，取 N = N0 =107 ， kN = 1 350HBS的鋼： 若 N 25 107，取 N =25 107 有色金屬： 當(dāng) N 25 107時(shí)，取 N =25 107 （ 2）材料常數(shù) m ? m與應(yīng)力狀態(tài)、材料性質(zhì)和熱處理方法有關(guān) ? m值最好根據(jù)具體零件材料的疲勞曲線來確定 m的平均值為 ? 一般計(jì)算： 對(duì)于鋼，拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力時(shí) m = 9，接觸應(yīng)力時(shí) m = 6；對(duì)于青銅，彎曲應(yīng)力時(shí) m = 9，接觸應(yīng)力時(shí) m = 8 （ 3）不同循環(huán)特性 r時(shí) 的疲勞曲線 ? 相同材料不同 r 時(shí) 疲勞曲線有相似的形狀 但 r 愈大， ? rN也愈大 rrNNNm?????lglglglg 0三、影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素 ? 影響零件疲勞強(qiáng)度的主要因素： 應(yīng)力集中、零件尺寸、表面狀態(tài) ? 實(shí)際零件的疲勞極限要小于標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限 1．應(yīng)力集中的影響 ? 應(yīng)力集中 零件受載時(shí)，在幾何形狀突變處要產(chǎn)生很大的局部應(yīng)力 ? 應(yīng)力集中源 引起應(yīng)力集中的幾何不連
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