機(jī)械類ppt-文庫(kù)吧
2025-01-26 12:24 本頁(yè)面
【正文】 力狀態(tài)，用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算 ?3規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力 ?4隨機(jī)變應(yīng)力 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 機(jī)械零件材料的主要破壞形式是屈服和斷裂，對(duì)于大量使用的工程材料可以粗分為兩類： 塑性材料 和 脆性材料 。 從工程力學(xué)中已經(jīng)知道，可以有對(duì)應(yīng)的兩類四個(gè)強(qiáng)度理論和準(zhǔn)則，列于表 34中。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 表 34 強(qiáng)度理論及適用范圍 強(qiáng) 度 理 論 適用材料屬性與破壞形式 表 征 參 數(shù) 條 件 第一強(qiáng)度理論 脆性材料，斷裂破壞 拉應(yīng)力 當(dāng)最大拉應(yīng)力達(dá)到單向拉伸的強(qiáng)度極限時(shí)，構(gòu)件就斷裂 第二強(qiáng)度理論 脆性材料，斷裂破壞 線應(yīng)變 當(dāng)最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)下的極限應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件就斷裂 第三強(qiáng)度理論 塑性材料屈服變形過大導(dǎo)致斷裂 剪應(yīng)力 當(dāng)最大剪應(yīng)力達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)的極限剪應(yīng)力時(shí)，構(gòu)件就被破壞 第四強(qiáng)度理論 塑性材料屈服變形 形狀改變比能 當(dāng)形狀改變比能達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)屈服時(shí)的形狀改變比能時(shí)，構(gòu)件就被破壞 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 機(jī)械設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)零件常采用塑性材料。當(dāng)最小主應(yīng)力大于等于零時(shí)，使用第一強(qiáng)度理論；當(dāng)在其他應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，使用第三強(qiáng)度理論或第四強(qiáng)度理論。 強(qiáng)度準(zhǔn)則的統(tǒng)一形式可以表示為 應(yīng)力計(jì)算是進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)或強(qiáng)度校核的基礎(chǔ)。 []??≤第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 有些載荷作用于工件后引起的應(yīng)力與零件實(shí)體結(jié)構(gòu)有關(guān)，這類體積力的計(jì)算在工程力學(xué)中已有介紹，歸納如表 35所示。 ?1．體積應(yīng)力計(jì)算 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 表 35 靜應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算 應(yīng) 力 類 別 計(jì) 算 公 式 備 注 說 明 拉伸 F—— 截面上的法向拉伸載荷 A—— 載荷作用的截面面積 壓縮 F—— 截面上的法向壓縮載荷，負(fù)號(hào)為應(yīng)力方向（表示壓應(yīng)力） A—— 載荷作用的截面面積 剪切 F—— 受剪面上的切向載荷 A—— 受剪面上的載荷作用總面積 擠壓 F—— 截面上的法向壓縮載荷 —— 載荷作用面積的等效投影面積 扭轉(zhuǎn) T—— 轉(zhuǎn)矩 WT—— 抗扭截面系數(shù)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力沿截面是不均勻分布的，其截面最外緣應(yīng)力最大 彎曲 M—— 轉(zhuǎn)矩 W—— 抗彎截面系數(shù)，彎曲應(yīng)力也是不均勻分布的，在中性層面上彎曲應(yīng)力為零 FA?? FA? ??FA? ??p FA? ? ?TTW? ?b MW? ?第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 圖 35所示的接觸形式可以在很多高副傳動(dòng)的零件上產(chǎn)生。零件在受載前是點(diǎn)或線接觸，受載后在接觸表面產(chǎn)生彈性變形，形成小區(qū)域接觸而產(chǎn)生較大的應(yīng)力。 ?2．接觸應(yīng)力計(jì)算 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 圖 35 接觸應(yīng)力 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 由此產(chǎn)生的接觸應(yīng)力具有下述 特點(diǎn) ： ?（ 1）接觸應(yīng)力僅在局部很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，而且是三向應(yīng)力狀態(tài)； ?（ 2）當(dāng)接觸點(diǎn)（或線）連續(xù)改變位置時(shí)，零件上任意點(diǎn)處的接觸應(yīng)力將在零和最大值之間變動(dòng)。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 因此，這使得接觸應(yīng)力將是變應(yīng)力 。 根據(jù)赫茲公式可以得到接觸應(yīng)力的計(jì)算公式為： 12H 2212121111FBEE???????????????????????式中， F為載荷； B為接觸寬度； ?1和 ?2分別為兩個(gè)接觸材料的泊松比； ?1和 ?2分別為兩個(gè)零件初始接觸線處的曲率半徑； E1和 E2分別為兩材料的彈性模量。其中正號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸。 (31) 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 【工程實(shí)例 31】 比較內(nèi)、外圓柱體在接觸狀態(tài)上的最大接觸應(yīng)力 求如圖 36所示兩種圓柱體接觸狀態(tài)的最大接觸應(yīng)力之比。已知其工作條件相同，尺寸分別為圖 36(a)兩個(gè)圓柱體外接觸，即 ?1 = 50 mm， ?2 = 80 mm；圖 36(b)兩個(gè)內(nèi)、外圓柱體內(nèi)接觸，即 ?1 = 50 mm，?2 = 80 mm。 圖 36 工程實(shí)例 31圖 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 解： 由于在兩種情況下除半徑外，其他條件相同，因此設(shè)綜合曲率半徑分別為 和 ，則 ， 由最大接觸應(yīng)力的計(jì)算公式 (31)，得最大接觸應(yīng)力之比為 所以，圖示最大外、內(nèi)接觸應(yīng)力之比為。 由此可見，最大接觸應(yīng)力以兩個(gè)圓柱體外接觸為高，最大內(nèi)接觸應(yīng)力為低。故在重載情形下，采用內(nèi)接觸有利于提高承載能力。 a?b a 1 21 1 1 1 1 2550 80? ?? ? ? ? ?b 1 21 1 1 150? ? ?? ? ? ?1 580 ? H m a x a H m a x b b a :: 32 5 07 5 82 1 8? ? ? ?? ? ? ?第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 3． 變應(yīng)力的特征 為了便于描述規(guī)律性的穩(wěn)定循
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