【正文】 載荷性質(zhì)等很多因素有關(guān)。價(jià)廉物美（遵循三化原則） （四）質(zhì)量小的要求 質(zhì)量小則可節(jié)約材料，質(zhì)量小則靈活、輕便。 26 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 （一） 強(qiáng)度準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)零件時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)零件的失效形式確定其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 （三）壽命準(zhǔn)則 通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關(guān)。 167。 常規(guī)設(shè)計(jì)方法是指采用一定的理論分析和計(jì)算，結(jié)合人們?cè)陂L(zhǎng)期的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出的方法、公式、圖表等進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。 先確定零件的結(jié)構(gòu)尺寸，然后再驗(yàn)算零件是否滿足計(jì)算準(zhǔn)則。 （三）模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 對(duì)一些 尺寸巨大而結(jié)構(gòu)又很復(fù)雜的重要零件尤其是一些重型整體機(jī)械零件 ，為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，可采用此方法。 28 機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟 選擇零件類型、結(jié)構(gòu) 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)一般要經(jīng)過以下幾個(gè)步驟： 計(jì)算零件上的載荷 確定計(jì)算準(zhǔn)則 選擇零件的材料 確定零件的基本尺寸 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 校 核 計(jì) 算 畫出零件工作圖 , 寫出計(jì)算說明書 167。 系列化 ：對(duì)同一產(chǎn)品，為了適應(yīng)不同的使用條件，在同一基本結(jié)構(gòu)或基本尺寸的條件下，規(guī)定出若干個(gè)輔助尺寸不同的產(chǎn)品，稱為不同的系列（如：滾動(dòng)軸承的直徑系列、寬度系列，工程機(jī)械的系列化）。如無(wú)特殊理由和特殊需要，必須遵守這些國(guó)標(biāo)，以期取得事半功倍的效果。 2）以定量的取代定性的 ─ 如有限元計(jì)算。 6）微觀的取代宏觀的 ─ 如微－納米摩擦學(xué)設(shè)計(jì)。 31 材料的疲勞特性 167。 35 機(jī)械零件可靠性設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介 機(jī)械零件的強(qiáng)度分為：靜應(yīng)力強(qiáng)度和變應(yīng)力強(qiáng)度。 （代表機(jī)器或零件實(shí)際所受載荷） 循環(huán)變應(yīng)力 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力 非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力 靜載荷 靜應(yīng)力 變載荷 變應(yīng)力 應(yīng)力分類 靜應(yīng)力： 不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力。穩(wěn)定變應(yīng)力 b 疲勞極限 σ rN: r一定時(shí)， 應(yīng)力循環(huán) N次后材料不發(fā)生疲勞破壞時(shí)的最大應(yīng)力稱為材料的疲勞極限。 rrNNNm?? lglglglg 0???鋼 m=9—— 拉、彎應(yīng)力、剪應(yīng)力 m=6—— 接觸應(yīng)力 青銅 m=9—— 彎曲應(yīng)力 m=8—— 接觸應(yīng)力 r時(shí)的疲勞曲線 ND（ N0） N NC C D N σmax σrN σr σr∞ 1/4 r=1 r=0 r=0、 C 分 別為 對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)循環(huán)、以及靜應(yīng)力下的極限應(yīng)力點(diǎn)。 （與軸）斜線與 A39。D39。D39。 理論應(yīng)力集中系數(shù) 1)( ??? ??（二）疲勞強(qiáng)度降低系數(shù)或有效應(yīng)力集中系數(shù) 應(yīng)力集中系數(shù) 1)( ??? kk?????????)1(1)1(1????????qkqk（三）絕對(duì)尺寸及截面形狀影響系數(shù)（尺寸及截面形狀系數(shù)） 由于零件尺寸愈大時(shí)，材料的晶粒較粗，出現(xiàn)缺陷的概率大，而機(jī)械加工后表面冷作硬化層相對(duì)較薄，所以對(duì)零件疲勞強(qiáng)度的不良影響愈顯著。 1?q?強(qiáng)化系數(shù) 綜合影響系數(shù) 由于零件尺寸及幾何形狀變化、加工質(zhì)量及強(qiáng)化因素等的影響，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。 零件的 極限應(yīng)力線圖 —— ADGC線 不變)0,()20,20()20,20()1,0()1,0(sCKDDKAA???????????????三個(gè)特征坐標(biāo) 值的變化 說明 1找 A、 D兩點(diǎn)。 45176。me, σ39。 (σo/2, σo/2) G39。作圖 B工作點(diǎn)落在 CGO區(qū)內(nèi)時(shí)，極限應(yīng)力點(diǎn)在 CG線上，有可能發(fā)生屈服失效。 (σo/2, σo/2) G39。工作點(diǎn)落在 AGHO區(qū)內(nèi)時(shí)，極限應(yīng)力點(diǎn)在 AG線上，有可能發(fā)生疲勞失效。作圖 過工作點(diǎn) M作橫軸的垂直線交 AG線或 CG線于 M’點(diǎn)，M’點(diǎn)即為極限應(yīng)力點(diǎn)。 (σo/2, σo/2) G39。作圖 B工作點(diǎn)落在 HGIO區(qū)內(nèi)時(shí)，極限應(yīng)力點(diǎn)在 AG線上，有可能發(fā)生疲勞失效。掌握作圖法： 關(guān)鍵是找工作點(diǎn) M和極限應(yīng)力點(diǎn) M’ C (σo/2, σo/2) G39。2 N39。 2）選用疲勞強(qiáng)度高的材料和規(guī)定能提高材料疲勞強(qiáng)度的熱處理方法及強(qiáng)化工藝。 34 機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度 當(dāng)兩零件以點(diǎn)、線相接處時(shí)，其接觸的局部會(huì)引起較大的應(yīng)力。 對(duì)于線接觸的情況，其接觸應(yīng)力可用赫茲應(yīng)力公式計(jì)算。 在圖中為某零件的許用疲勞極限應(yīng)力圖， C為零件的工作應(yīng)力點(diǎn)，下列 3種情況下的極限應(yīng)力點(diǎn)分別為： 1）應(yīng)力循環(huán)特性 r＝常數(shù)時(shí)， 點(diǎn)。 如一零件的應(yīng)力循環(huán)特性 r=, σa=80MPa,則此時(shí) σm= ， σmax = ， σmin = 。 某受穩(wěn)定彎曲變應(yīng)力作用的軸類零件，最大工作應(yīng)力 σmax =400MPa，最小工作應(yīng)力 σmin=100MPa。 a)各類機(jī)械零部件 b)通用機(jī)械零部件 c)專用機(jī)械零部件 d)標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)械零部件 ____是通用零件而不是專用零件。 a) ?B b) ?S c) ?1 ，采用下列三種不同材料，其有效應(yīng)力集中系數(shù) k?最大和最小為 ________。 a) 增加 b) 降低 c) 不變 r=1的是（ ）。 ? ? M P sK/rer ??? ???2m21m1 nn ?? ?M P a5171010400nn945m2112 ???? ?? m=9，對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力 ?1=400Mpa 作用于零件 n1=105次，所造成的 疲勞損傷相當(dāng)于 ?2=____作用于零件 n2=104次 后造成的疲勞損傷。 潤(rùn)滑劑、添加劑和潤(rùn)滑方法 167。據(jù)統(tǒng)計(jì)：由摩擦而造成的能量損耗占世界工業(yè)能量消耗的 1/3；有80%的零件失效是由磨損而引起的。 41 摩 擦 內(nèi)摩擦：發(fā)生在物質(zhì)內(nèi)部，阻礙分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 邊界摩擦： 摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時(shí)的摩擦。 邊界摩擦和混合摩擦在工程實(shí)際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為邊界摩擦。 2221m inqq RRh???λ≤1 邊界潤(rùn)滑狀態(tài) 1λ3 部分彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑或混合潤(rùn)滑狀態(tài) λ3 完全彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑或流體潤(rùn)滑狀態(tài) （一）干摩擦（ 最差狀態(tài) ） 特點(diǎn) ： f 很大，磨損嚴(yán)重，應(yīng)力求避免。 Fn Fn 2．粘附理論 A 較軟材料的剪切強(qiáng)度極限 — 較軟材料壓縮屈服極限 — 真實(shí)接觸面積 — 式中： B sy r A ? ? BsynBrfFAF ??? ??增加增加當(dāng)不變知由rnsysynrAFFA\???QsyBnfFFf????說明 計(jì)算公式 簡(jiǎn)單的黏附理論 認(rèn)為真實(shí)的接觸面積 Ar決定于軟金屬的壓縮屈服極限和法向載荷 Fn，由于大多數(shù)金屬的 τB/σSy的比值較接近，所以其摩擦系數(shù)相差很小，這在常規(guī)環(huán)境下，因?yàn)樵诮缑嫔细采w有一層氧化膜或污染膜，對(duì)于靜態(tài)接觸，大體是正確的。 修正粘附理論： A ri+Δ A ri τ=0→ τB 在 Fn產(chǎn)生的 σy和 Ff產(chǎn)生的 τ的聯(lián)合作用下，使結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生塑性流動(dòng)， Ar增加，結(jié)點(diǎn)增長(zhǎng)，摩擦系數(shù) f增大 )(39。 化學(xué)吸附膜： 潤(rùn)滑油中的分子靠分子鍵與金屬表面形成化學(xué)吸附膜 。 （三）混合摩擦（混合潤(rùn)滑：最常見的狀態(tài)） 定義 ： 介于邊界摩擦和液體摩擦之間 特點(diǎn) ： f 較小，介于邊界摩擦和液體摩擦之間 一般 f=~ （四）流體摩擦（流體潤(rùn)滑： 最理想的狀態(tài) ） 定義 ：兩表面完全分開，形成液體與液體之間的摩擦 特點(diǎn) ： ｆ 很小，一般 f=~， 磨損過程 : (分三個(gè)階段 ) 167。 穩(wěn)定磨損階段： 經(jīng)磨合的摩擦表面加工硬化，形成了穩(wěn)定的表面粗糙度，摩擦條件保持相對(duì)穩(wěn)定，磨損較慢 —— 該段時(shí)間長(zhǎng)短反映零件的壽命。 說明： 跑合磨損 (磨合 )階段 若不經(jīng)跑合，壓力過大， v過高或潤(rùn)滑不良等，則經(jīng)跑合直接進(jìn)入劇烈磨損階段。 現(xiàn)象： 1）輕微磨損（較淺層） 2）涂抹（剪切在軟金屬淺層） 3）劃傷（剪切在軟金屬淺層，硬表面劃傷） 4）撕脫（剪切在基本金屬較深處） 5）咬死 粘著嚴(yán)重 減輕粘著磨損的措施： 1）合理選擇摩擦副材料； 2）采用含有油性和極壓添加劑的潤(rùn)滑劑； 3）限制摩擦表面的溫度； 4）控制壓強(qiáng)； 5）提高表面質(zhì)量。 現(xiàn)象： 金屬表面產(chǎn)生麻點(diǎn)、麻坑。 （ 五 ） 機(jī)械化學(xué)磨損 （ 腐蝕磨損 ） 機(jī)械化學(xué)磨損： 摩擦過程中 ， 金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或電化學(xué)反應(yīng)而引起的磨損 。 潤(rùn)滑劑種類： 氣體潤(rùn)滑劑、液體潤(rùn)滑劑、半固體潤(rùn)滑劑、固體潤(rùn)滑劑 氣體潤(rùn)滑劑：各種氣體（空氣、 CO2） 液體潤(rùn)滑劑：各種潤(rùn)滑油（植物油、動(dòng)物油、礦物油、合成油） 半固體潤(rùn)滑劑：各種潤(rùn)滑脂 固體潤(rùn)滑劑：石墨、二硫化鉬 167。s =10p=1000cp 211 msNp a ??yu??smcmkgsp a 23 )()(??? ??2） .運(yùn)動(dòng)粘度 ν： ● 物理單位 ： St(斯 ) cSt(厘斯 ) stc s tsm 462 10101 ??● 潤(rùn)滑油的牌號(hào) ： 舊標(biāo)準(zhǔn) ： GB443— 64規(guī)定，以 50 oC或 100 oC的運(yùn)動(dòng)粘度的中心值劃分等級(jí)，確定牌號(hào)。s ； e — 自然對(duì)數(shù)的底， e=； ηp— 壓力 p下的粘度， pa （ 3）極壓性 潤(rùn)滑油中加入含 s、 cl、 p的有機(jī)極性化合物后，油中極性分子在金屬表面生成抗磨、耐高壓的 化學(xué)反應(yīng)邊界膜 的性能。高溫工作時(shí)應(yīng)選閃點(diǎn)較高的潤(rùn)滑油。錐入度愈小表明潤(rùn)滑脂愈稠。 連續(xù)供油方式有： 滴油潤(rùn)滑、 油環(huán)潤(rùn)滑 、飛濺潤(rùn)滑、壓力循環(huán)潤(rùn)滑等 常用于運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的場(chǎng)合，將潤(rùn)滑脂涂抹于需潤(rùn)滑的零件上。 在高副中：考慮彈性變形和壓力對(duì)潤(rùn)滑油粘度影響 。這時(shí)的計(jì)算必須把在油膜壓力下，摩擦表面的變形的彈性方程、表述潤(rùn)滑劑粘度與壓力間關(guān)系的粘壓方程與流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要方程結(jié)合起來，以求解油膜壓力分布、潤(rùn)滑膜厚度分布等問題。 2） 整個(gè)過程不與金屬直接接觸 ， 所以壽命長(zhǎng) ， 精度保持性很好 。其中 _____是最理想的摩擦狀態(tài)。 4． 10號(hào)機(jī)械油在 40?C時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為 ____m2/s，其動(dòng)力粘度為 _____pa?s(ρ =900kg/m3)。 8．工作溫度高時(shí)，宜選粘度高的潤(rùn)滑油；速度大時(shí)， 宜選粘度 _________的。 12．彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑和流體動(dòng)力潤(rùn)滑的主要區(qū)別在于前者考慮 __________和 _________