機械零件設(shè)計概論 (2)-文庫吧
2024-12-23 20:15 本頁面
【正文】 實際安全系數(shù) (Sσ ， Sτ )是否大于或等于 許用安全系數(shù) ([Sσ ]， [Sτ ])。 計算公式可寫成 ? ?? ??????????????????SSSSlimlim 一、應(yīng)力的種類 – 靜應(yīng)力 ——不隨時間變化的應(yīng)力 (圖 91a)。 – 變應(yīng)力 ——隨時間變化的應(yīng)力 。 – 循環(huán)變應(yīng)力 ——隨時間作有周期性變化的應(yīng)力 。 圖 91b所示為一般的非對稱循環(huán)變應(yīng)力 ， 圖中 T為應(yīng)力循環(huán)周期 。 – 由圖可知 ， 變應(yīng)力的 平均應(yīng)力 σm及 應(yīng)力幅 σa分別為 ?????????22m i nm a xm i nm a x??????am循環(huán)特性 ——變應(yīng)力的最小應(yīng)力與最大應(yīng)力之比 ，用 r表示，它可用來描述變應(yīng)力的變化情況。 maxmin???r對稱循環(huán)變應(yīng)力 ——循環(huán)特性 r＝ 1的循環(huán)變應(yīng)力 ， (圖 91c )，其σa=σmax=σmin， σm=0。 脈動循環(huán)變應(yīng)力 —— 循環(huán)特性 r=0的循環(huán)變應(yīng)力 ， (圖 91d )，其 σa=σm=σmax/2， σmin=0 。 靜應(yīng)力 —— 可看作變應(yīng)力的特例，其 σmax=σmin ，循環(huán)特性 r=+1。 當 1r+1，并且 r≠0時，稱為非對稱循環(huán)變應(yīng)力 (圖 b)。 – 對于用 脆性材料 制成的零件．應(yīng)取 強度極限 σ B作為極限應(yīng)力，其許用應(yīng)力為 ? ? ）（ 49 ???? S B對于組織均勻的脆性材料，如淬火后低溫回火的高強度鋼。還應(yīng)考慮 應(yīng)力集中 的影響。 ? ? ）（ 39 ???? S S 二、靜應(yīng)力下的許用應(yīng)力 靜應(yīng)力下，零件材料有兩種損壞形式： 斷裂或塑性變形 。 對于 塑性材料 ，可按不發(fā)生塑性變形的條件進行計算。這時取材料的 屈服極限 σS作為極限應(yīng)力，故許用應(yīng)力為 三、變應(yīng)力下的許用應(yīng)力 – 變應(yīng)力下，零件的損壞形式是 疲勞斷裂 。 – 疲勞斷裂具有以下特征： 1) 疲勞斷裂的最大應(yīng)力遠比靜應(yīng)力下材料的強度極限低，甚至 比屈服極限低 ； 2) 不存在宏觀的、明顯的塑性變形跡象，是 脆性突然斷裂 ； 3) 疲勞斷裂是 損傷的積累 ，在循環(huán)應(yīng)力多次反復(fù)作用下產(chǎn)生。 4) 對材料的組成、零件的形狀、尺寸、表面狀態(tài)、使用條件和外界環(huán)境等非常敏感。 – 總之，疲勞破壞的最突出特點是 發(fā)生突發(fā)性、高度局部性以及對各種缺陷的敏感性 。 – 右圖所示為軸的彎曲疲勞斷裂的斷口，微裂紋常起始于應(yīng)力最大的斷口周邊上。在斷口上明顯地有兩個區(qū)域：一個是在變應(yīng)力重復(fù)作用下裂紋兩邊相互摩擦形成的表面 光滑的疲勞區(qū) ；一個是最終發(fā)生脆性斷裂的表面 粗糙的斷裂區(qū) 。 – 疲勞斷裂不同于一般靜力斷裂。它是損傷到一定程度后，即 裂紋擴展到一定程度后，才發(fā)生的突然斷裂 、所以疲勞斷裂與 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （即使用期限或壽命）密切相關(guān)。 1. 疲勞曲線 – 表示應(yīng)力 σ 與應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N之間的關(guān)系曲線 稱為 疲勞曲線 ，如圖 93所示。從圖中可以看出，應(yīng)力越小，試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就越多。 當循環(huán)次數(shù) N超過某一數(shù)值 N0以后，曲線趨向水平，即可以認為在 “ 無限次 ” 循環(huán)時試件將不會斷裂。 N0稱為 循環(huán)基數(shù) ，對應(yīng)于 N0的應(yīng)力稱為材料的 疲勞極限 (σ l)。 – 通常用 σ l表示材料在對稱循環(huán)變應(yīng)力下的彎曲疲勞極限。 – 疲勞曲線的左半部（ N＜ N。 ），可近似地用下列方程式表示： ）（ 59011 ????? ?? CNN mm N對稱循環(huán)變應(yīng)力作用下，任意循環(huán)次數(shù) N時的疲勞極限為 ）（ 69011 ???? ?? mN NN2. 許用應(yīng)力 – 變應(yīng)力下，應(yīng)取材料的疲勞極限作為極限應(yīng)力。同時還應(yīng)考慮零件的 切口和溝槽等截面突變、絕對尺寸和表面狀態(tài)等 影響，為此引入 有效應(yīng)力集中系數(shù) kσ、 尺寸系數(shù) εσ和 表面狀態(tài)系數(shù) β等。當 應(yīng)力是對稱循環(huán)變化 時，無限壽命下的許用應(yīng)力為 ? ? )79(11 ?????????? Sk當應(yīng)力是 脈動循環(huán)變化 時，無限壽命下的許用應(yīng)力為 ? ? )89(00 ????????Sk 四、安全系數(shù) – 安全系數(shù)定得正確與否對零件尺寸有很大影響。如果安全系數(shù)定得過 大將使結(jié)構(gòu)笨重；如定得過小，又可能不夠
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