常用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)(已修改)
2025-01-09 04:08 本頁(yè)面
【正文】 第 2章 機(jī)械零件的設(shè)計(jì) ? 機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則概述 ? 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的基本要求和一般程序 ? 機(jī)械零件材料的選用原則及常用材料 機(jī)械零件的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則概述 機(jī)械零件的主要失效形式 失效 :機(jī)械零件在設(shè)計(jì)預(yù)定的期間內(nèi)和規(guī)定條件 下，不能完成正常的功能。 機(jī)械零件失效的形式 :整體斷裂、塑性變形、 腐蝕、磨 損、膠合和接觸疲勞 一般設(shè)計(jì)機(jī)械零件的判據(jù) : 靜強(qiáng)度 、 疲勞強(qiáng)度、 摩擦磨損 1．靜強(qiáng)度失效 機(jī)械零件在受拉、壓、彎、扭等外載荷作用時(shí)，由于某一危險(xiǎn)截面上的 靜應(yīng)力 超過零件的強(qiáng)度極限而發(fā)生斷裂或破壞。例如，螺栓受拉后被拉斷和鍵或銷的剪斷或壓潰等均屬于此類失效。 此外，當(dāng)作用于零件上的應(yīng)力超過了材料的屈服極限，則零件將產(chǎn)生塑性變形。塑性變形將導(dǎo)致精度下降或定位不準(zhǔn)等，嚴(yán)重影響零件的正常工作，因此也屬于失效。 2．疲勞強(qiáng)度失效 大部分機(jī)械零件是在 變應(yīng)力 條件下工作的，變應(yīng)力的作用可以引起零件疲勞破壞而導(dǎo)致失效。 另外，零件表面受到接觸變應(yīng)力長(zhǎng)期作用也會(huì)產(chǎn)生裂紋或微粒剝落的現(xiàn)象。 疲勞破壞 是隨工作時(shí)間的延續(xù)而逐漸發(fā)生的失效形式，是 引起機(jī)械零件失效的重要原因 。例如，軸受載后由于疲勞裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致斷裂、齒根的疲勞折斷和點(diǎn)蝕以及鏈條的疲勞斷裂等都是典型的疲勞破壞。 機(jī)械零件的靜強(qiáng)度失效是由于靜力超過了屈服極限，并在斷裂發(fā)生之前，往往出現(xiàn)很大的變形，因此靜強(qiáng)度失效往往是可以發(fā)現(xiàn)，并可以預(yù)知的。 疲勞強(qiáng)度失效逐步形成但很難事先預(yù)知，因此它危害更大。 3．摩擦學(xué)失效 摩擦學(xué)失效主要是 腐蝕 、 磨損 、 打滑 、 膠合 和接觸疲勞 。 腐蝕 是發(fā)生在金屬表面的一種電化學(xué)或化學(xué)侵蝕現(xiàn)象，其結(jié)果將使零件表面產(chǎn)生銹蝕而使零件的抗疲勞能力降低。 磨損 是兩個(gè)接觸表面在作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，表面物質(zhì)喪失或轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象。 膠合 是由于兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的油膜被破壞，在高速、重載的工作條件下，發(fā)生局部粘在一起的現(xiàn)象，當(dāng)兩表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，相粘結(jié)的部位被撕破而在表面上沿相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向形成溝痕，稱為膠合。 接觸疲勞是受到接觸變應(yīng)力長(zhǎng)期作用的表面產(chǎn)生裂紋或微粒剝落的現(xiàn)象。 有些零件只有在滿足某些工作條件下才能正常工作。例如，液體摩擦的滑動(dòng)軸承，只有在存在完整的潤(rùn)滑油膜時(shí)才能正常地工作，否則滑動(dòng)軸承將發(fā)生過熱、膠合、磨損等形式的失效，屬于摩擦學(xué)失效。 又如，帶傳動(dòng)的打滑和螺紋的微動(dòng)磨損也是摩擦學(xué)失效的例子。 4．其他失效 除了以上指出的主要失效形式，機(jī)械零件還有其他一些失效形式，如變形過大的 剛度失效 、 不穩(wěn)定失效 等等。 此外，機(jī)械零件的具體失效形式還取決于該零件的工作條件、材質(zhì)、受載狀態(tài)及所產(chǎn)生的應(yīng)力性質(zhì)等多種因素。即使同一種零件，由于工作情況及機(jī)械的要求不同，也可能出現(xiàn)多種失效形式。例如齒輪傳動(dòng)可能出現(xiàn)輪齒折斷、磨損、齒面疲勞點(diǎn)蝕、膠合或塑性變形等失效形式。 1．靜強(qiáng)度準(zhǔn)則 靜強(qiáng)度 是保證機(jī)械零件在靜載荷工況條件下能正常工作的基本要求。零件的強(qiáng)度不夠，就會(huì)出現(xiàn)整體斷裂或塑性變形等失效形式而喪失其工作能力，甚至導(dǎo)致安全事故。 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 式中， ?、 ?— 是零件的工作正應(yīng)力和剪應(yīng)力； ? ? [? ] （ ） 或 ? ? [? ] （ ） 強(qiáng)度準(zhǔn)則 就是指零件中的最大應(yīng)力小于或等于許用應(yīng)力，即 [? ]、 [? ]— 材料的許用正應(yīng)力和許用剪應(yīng)力，它們可以通 過將材料的屈服極限（塑性材料）或是強(qiáng)度極 限（脆性材料）除以適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)得到。 Slim][ ?? ?
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