《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課件－第7章+機(jī)械零件設(shè)計(jì)概論-文庫吧
2025-07-17 16:16 本頁面
【正文】 個(gè) 載荷系數(shù)， 用 K表示。 K 名義載荷＝計(jì)算載荷 如 KF=Fca， KT=Tca ★ 機(jī)械零件常按計(jì)算載荷進(jìn)行計(jì)算。 載荷分 靜載荷 和 變載荷： 靜載荷 —— 不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷。 變載荷 —— 隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變化的載荷。 19 二、 應(yīng)力的分類 應(yīng)力是受力桿件某一截面上的某一點(diǎn)處的內(nèi)力集度，即：單位面積上的內(nèi)力稱為“應(yīng)力”。 垂直于截面的應(yīng)力分量稱為正應(yīng)力（或法向應(yīng)力）， 用 σ表示； 相切于截面的應(yīng)力分量稱切應(yīng)力或切向應(yīng)力，用 τ表示。應(yīng)力的單位為 Pa。 1 Pa=1 N／ m2 工程實(shí)際中應(yīng)力數(shù)值較大，常用 MPa或 GPa作單位 1 MPa=106Pa (10的 6次方 ) 1 GPa=109Pa (10的 9次方 ) 20 二、應(yīng)力的分類 o t σ σ =常數(shù) σmax 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 r =0 σm 靜應(yīng)力 : σ =常數(shù) 變應(yīng)力 : σ 隨時(shí)間變化 2m i nm a x ??? ??m平均應(yīng)力 : 2 m inm a x ??? ??a應(yīng)力幅 : T σmax σmin σa σa σm 循環(huán)變應(yīng)力 o t σ 變應(yīng)力的循環(huán)特性 : maxmin???rσmax σmin σa σa 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 r =1 o t σ 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 1 = 0 +1 靜應(yīng)力 o t σ σa σa σmin r =+1 靜應(yīng)力是變應(yīng)力的特例 21 二、 應(yīng)力的分類 特別注意： 零件的失效，不應(yīng)根據(jù)零件所受載荷的類型或性質(zhì)，而應(yīng)根據(jù)零件受載后所產(chǎn)生的 工作應(yīng)力的變化類型或性質(zhì) 來判定。 22 三、強(qiáng)度條件式 23 三、強(qiáng)度條件式 強(qiáng)度條件式 —— 承載能力取決于強(qiáng)度時(shí)的計(jì)算準(zhǔn)則。 （如果承載能力取決于剛度時(shí)的計(jì)算準(zhǔn)則，則為剛度條件式。） 式中： σ 、 τ —— 危險(xiǎn)截面處的最大正應(yīng)力、切應(yīng)力； [σ ]、 [τ ]—— 許用正應(yīng)力、切應(yīng)力； σ lim 、 τ lim—— 極限正應(yīng)力、切應(yīng)力； Sσ Sτ —— 安全系數(shù)。 注意兩點(diǎn)： 1） 應(yīng)力分正應(yīng)力、切應(yīng)力。按正應(yīng)力討論，對(duì)切應(yīng)力，情況一樣，只要 用 τ 代替 σ 即可； 2） 靜應(yīng)力與變應(yīng)力的許用應(yīng)力的計(jì)算公式都為 ，只是 σ lim不同。 ][?? ????Slim][ ?][?? ? ??? Sli m][ ????Slim][ ?24 三、強(qiáng)度條件式 1）靜應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 脆性材料： σ lim ＝ σ b σ b —— 材料的抗拉強(qiáng)度 (材料試樣受拉力時(shí)，在 (考慮斷裂 ) 拉斷前所承受的最大應(yīng)力 )。 ∴ [σ ]＝ σ b /S 塑性材料： σ lim ＝ σ s σ s —— 材料的屈服強(qiáng)度 (材料試樣在拉伸過程中， (考慮塑性變形過大 ) 負(fù)荷不增加或開始有所降低而變形繼續(xù)發(fā)生的最小應(yīng)力 )。 ∴ [σ ]＝ σ s /S 2)變 應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 其 σ lim是疲勞限，無論脆性材料還是塑性材料， σ lim一樣。 疲勞限 —— 如果變應(yīng)力的應(yīng)力循環(huán)特性 r一定，應(yīng)力循環(huán) N次，材料不發(fā) 生疲勞破壞的最大應(yīng)力。 25 三、強(qiáng)度條件式 2)變 應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 如 σ － 1—— 對(duì)稱循環(huán)的疲勞限 ｝ 作為材料的試件疲勞限 σ 0—— 脈動(dòng)循環(huán)的疲勞限 零件的疲勞限比材料的疲勞限要低，影響因素有：應(yīng)力集中系數(shù) kσ 或 kτ 、尺寸系數(shù) ε σ 、表面狀態(tài)系數(shù) β 。 如 σ － 1/(kσ /(ε σ β )—— 零件對(duì)稱循環(huán)的疲勞限 σ 0/(kσ /(ε σ β ) —— 零件脈動(dòng)循環(huán)的疲勞限 對(duì)稱循環(huán)的許用應(yīng)力 [σ － 1]＝ σ － 1/（ (kσ /(ε σ β )?S) ｝ 作為零件變應(yīng)力下的許脈動(dòng)循環(huán)的許用應(yīng)力 [σ 0]＝ σ 0/（ (kσ /(ε σ β )?S) 用應(yīng)力 P115 式（ 9－ 11）、式（ 9－ 12） 26 三、強(qiáng)度條件式 2)變 應(yīng)力下零件的強(qiáng)度計(jì)算 注意兩點(diǎn)： 1） kσ 、 ε σ 、 β 的數(shù)值，查有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)； 2）有時(shí)， kσ 、 ε σ 、 β 不能詳細(xì)考慮時(shí)，可用降低許用應(yīng)力或 提高安全系數(shù)的辦法進(jìn)行近似計(jì)算。 3)安全系數(shù) S（安全系數(shù)定得正確與否對(duì)零件尺寸有很大影響） S↑ → 零件尺寸大，結(jié)構(gòu)笨重，浪費(fèi) ； S↓ → 可能不安全， 說明： ①安全系數(shù)實(shí)際上解決既安全又不浪費(fèi)這樣一個(gè)矛盾； ②安全系數(shù)不是計(jì)算出來的，而是人為決定的。它是根據(jù)長期的 生產(chǎn)實(shí)踐得出的，不是隨意想象的，各部門都有自己的一套經(jīng) 驗(yàn)得出的安全系數(shù)，我們只需要會(huì)用即可 （典型機(jī)械的 S可查 手冊(cè)中的表，若沒專門表格，可按 教材 P116 推薦數(shù)據(jù)查用） 。 27 第三節(jié) 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度 一、 接觸應(yīng)力 二、 接觸疲勞破壞 三、 材料的接觸疲勞限 四、 兩平行圓柱面相壓時(shí)，接觸應(yīng)力的計(jì)算 五、 接觸疲勞強(qiáng)度的判定條件 28 一、接觸應(yīng)力 點(diǎn)、線接觸的高副，如齒輪、凸輪、軸承。 由于接觸點(diǎn)、接觸線要承受很大的載荷，接觸點(diǎn)、線附近要產(chǎn)生很大的彈性變形，實(shí)際上是一個(gè)小面積的接觸， 這個(gè)小面積上，單位面積上的力，稱為接觸應(yīng)力。 簡單來講，
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