【正文】 制造學(xué)院 失效（ failure）： 機械零件由于某種原因不能正常工作時 常見失效形式： 整體斷裂或塑性變形 —— 強度問題 表面破壞 —— 表面強度或耐磨性問題 彈性變形過大 —— 剛度問題 強烈震動 —— 穩(wěn)定性問題 聯(lián)結(jié)的松弛、帶的打滑等 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 絲杠斷牙部位 被聯(lián)件拉斷 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 對于各種不同的失效形式，也各有相應(yīng)的工作能力判定條件 強度條件： 計算應(yīng)力 許用應(yīng)力； 機械零件設(shè)計的步驟： 1) 擬定零件的計算簡圖 。 3) 選擇合適的材料 。 在一般機器設(shè)計中，只有一部分零件是通過計算確定其形狀和尺寸的，而其余的零件則僅根據(jù)工藝要求和結(jié)構(gòu)要求進行設(shè)計 ； 設(shè)計工作是一個反復(fù)進行的過程，經(jīng)過多次修改方案，改變設(shè)計參數(shù)，才能得到比較合理的結(jié)果。 疲勞斷裂與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)有關(guān) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 2 材料的疲勞曲線 σ rN – N（ Curve of fatigue ） N0 有限壽命區(qū) 無限壽命區(qū) A B C σrN N o σr— 疲勞極限 N0— 循環(huán)基數(shù) M（指數(shù)）、 C實驗常 系數(shù) CNmrN ??r?σrN1 σrN2 N1 N2 σrN0 103 設(shè)計壽命 N≥N0時：材料 σlim= σr 對稱循環(huán)， r=1，疲勞極限 ?1 脈動循環(huán)， r=0，疲勞極限 ?0 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 材料的條件疲勞極限 σrN（對應(yīng)于壽命 N材料的有限壽命疲勞極限） mN NNK 0?式中： KN壽命系數(shù) N＜ 103時，按靜強度計算 當 N＞ N0時， KN=1。 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 : 查表法 2) 靜應(yīng)力下，脆性材料強度極限為極限應(yīng)力。 S3— 考慮零件的重要性。小車、電動葫蘆的自重及起重機總計為 W=20KN。 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 第九章 機械零件設(shè)計概論 由 =0得 kN(拉力 ) 拉力 F可分解為 和 ： =Fcos30176。拉桿、橫梁材料均選用 Q235鋼。 若彎曲應(yīng)力與由引起的壓應(yīng)力的合成應(yīng)力過大，即強度不足，可能出現(xiàn)塑性變形或斷裂。 y≤[y]， σ 、 [σ]為應(yīng)力、許用應(yīng)力。 疲勞點蝕 減小接觸面積，損壞光滑表面，降低了承載能力，并引起振動和噪聲。 ? 計算表面擠壓強度時，接觸應(yīng)力按接觸表面平均應(yīng)力進行條件性計算，強度條件為 2. 表面擠壓強度 ? ?PpAF ?? ??機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 耐磨性 磨損的主要類型 1)磨粒磨損： 硬質(zhì)顆粒或摩擦表面上硬的凸峰，在摩擦過程中引起的材料脫落現(xiàn)象稱為磨粒磨損。實用耐磨性計算是限制運動副的壓強 P,相對速度較高時，還應(yīng)考慮運動副單位時間單位接觸面積的發(fā)熱量 fpv。 減震性 、 耐磨性 、 切削性 （ 指灰鑄鐵 ） 均較好且成本低廉 ， 機械制造中應(yīng)用甚廣 。 按用途分： 1） 結(jié)構(gòu)鋼 (制造零件和工程構(gòu)件 ) 2） 工具鋼 (制造各種刃具 、 模具和量具 ) 3） 特殊鋼 (不銹鋼 、 耐熱鋼 、 耐酸鋼等 ) (制造特殊環(huán)境下工作零件 ） 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 ? 按化學(xué)成分： 1）碳素鋼 — 含碳量不超過 % （低中高碳鋼 ） ①普通碳素鋼 — Q235（ A3鋼 )等 (屈服強度 235MPa) ② 優(yōu)質(zhì)碳素鋼 — 45等 (含碳量 % 左右） 2）合金鋼 — 鋼中添加合金元素，如鎳、鉻、錳、鉬、釩等，極大地改善鋼材性能。 鑄鋼件的收縮率比鑄鐵件大 ， 故鑄鋼件的圓角和不同壁厚的過渡部分均應(yīng)比鑄鐵件大些 。 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 非金屬材料 橡膠 — 彈性好，吸振、密封等 (聯(lián)軸器或減震器的彈性元件、帶傳動的膠帶等。 ? 復(fù)合材料主要由 增強材料和基體材料 組成。 ? 由于復(fù)合材料的價格比較高，目前主要應(yīng)用于航空、航天等高科技領(lǐng)域。特別適合于中速中載及低速高載等場合 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 鋼的熱處理 提高材料力學(xué)性能 (加工，熱處理 ) : : 退火 , 正火 , 淬火 , 回火 , 時效 , 表面熱處理 退火 : 將零件加熱到某一溫度 → 保溫 → 隨爐冷卻 → 消除內(nèi)應(yīng)力 ,硬度減小 → 改善切削性能 正火 : 加熱到某一溫度 → 保溫 → 較快冷卻 (例空冷 ) → 硬度，強度有所提高 消除內(nèi)應(yīng)力 (不如退火 ) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 淬火 : 加熱到某一溫度 → 保溫 → 急速冷卻 回火 : 硬度大大提高 → 耐磨性 ,疲勞強度提高 內(nèi)應(yīng)力增大 → 需消除 (回火 ) → 內(nèi)應(yīng)力及脆性均較大 ↓ ,硬度 ↓ ,彈性 ↑ → 彈簧 內(nèi)應(yīng)力及脆性均 ↓ , 硬度及強度均較高 → 刀具 低溫～ → 中溫～ → 高溫～ → 加熱到某一溫度 (較低 )→ 保溫 → 冷卻 (空冷 ) 時效： 作用與回火類似 自然時效、人工時效 綜合力學(xué)性能較好 (強度、硬度、塑性、 韌性 ) → 結(jié)構(gòu)件 → 調(diào)質(zhì) 機械設(shè)計基礎(chǔ) 西南科技大學(xué)制造學(xué)院 表面熱處理 : 強化零件表面 → 表面淬火 ,化學(xué)熱處理 → 表面硬度及耐磨性 ↑ 芯部韌性不變 將某種化學(xué)元素 (活性原子 )滲入 零件表面 → 力學(xué)性能 ↑ → 表面很硬 ,芯韌 表面硬度、耐磨性、 抗蝕性、疲