【正文】 ?a總為正值； ?a的符號要與 ?m的符號保持一致?？己? 20%+80% 平時作業(yè)質(zhì)量、出席情況、實驗數(shù)目占 20%，期末考試占 80%，要求課內(nèi)：課外用時是 1： 2。? 機(jī)械零件的設(shè)計大體要經(jīng)過以下幾個步驟： 載荷分析（受力分析）： W 應(yīng)力分析：失效分析：斷裂材料的選擇： 45鋼、 40Cr?s（手冊查到）確定計算準(zhǔn)則：（依據(jù)防止斷裂失效）計算零件的主要尺寸： 結(jié)構(gòu)設(shè)計 l：（根據(jù)人體的情況，操作情況）其他尺寸 制圖：設(shè)計最后都是用圖紙來表達(dá)，然后拿到工廠去加工。 以上是從功能上分析機(jī)械的組成，下面從結(jié)構(gòu)上看：零件： 是機(jī)械的制造單元，機(jī)器的基本組成要素就是機(jī)械零件。按大小來分： 機(jī)械（機(jī)器）部 件零 件圖 3 機(jī)械（機(jī)器）的組成（按大小分）二、機(jī)械設(shè)計步驟二、機(jī)械設(shè)計步驟計劃階段提出要求洗衣機(jī)自動進(jìn)水洗 滌甩干（脫水）方案設(shè)計提出盡可能多的解決方法篩選、決策、評價（可靠性、經(jīng)濟(jì)上），選出最佳方案。理論性差一些，經(jīng)驗、半經(jīng)驗公式，實驗得出比較多；理論推導(dǎo)出的比較少，答案不唯一。如圖 21a所示。??a0 t?max?m?min??a0 t?max?m?min圖 22穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力三、幾種特殊的變應(yīng)力 特殊點：?0 t?m靜應(yīng)力?max=?min=?m?a=0r=+1?0 t?max?min對稱循環(huán)變應(yīng)力??max?=??min?=?a?m=0r=1?0 t?max?m?min脈動循環(huán)變應(yīng)力?min=0?a=?m=?max/2r=0 不屬于上述三類的應(yīng)力稱為非對稱循環(huán)應(yīng)力，其 r在 +1與 1之間，它可看作是由第一類（靜應(yīng)力）和第二類（對稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成。（ 1）變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生；（ 2）靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力；（ 3）變應(yīng)力是由靜載荷產(chǎn)生；（ 4）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。（ 1） ， 或 ，（ 2） ， 或 ，（ 3） ， 或 ，（ 4） ， 或 ，一直徑 d=18mm的等截面直桿， 桿長為 800mm，受靜拉力 F=36kN，桿材料的屈服點 ?s=270Mpa， 取許用安全系數(shù) [S]?=， 則該桿的強(qiáng)度 。從圖上可以看出，應(yīng)力愈高，則產(chǎn)生疲勞失效的循環(huán)次數(shù)愈少。例題 21： 某零件采用塑性材料， ?－ 1=268N/mm2（ N0=107， m=9），當(dāng)工作應(yīng)力 ?max=240 （或 300） N/mm2， r=－ 1，試按下述條件求材料的疲勞極限應(yīng)力，并在 ?—N 曲線上定性標(biāo)出極限應(yīng)力點和工作應(yīng)力點， Sca。由于這條直線與不同循環(huán)特性時進(jìn)行試驗所求得的疲勞極限應(yīng)力曲線非常接近，所以直線 A?D?上任何一點都代表了一定循環(huán)特性時的疲勞極限。P = 0～ a?0 t?min=C?min 以下分別討論這三種情況： r=C的情況 當(dāng) r=C時，需找到一個循環(huán)特性與工作應(yīng)力點的循環(huán)特性相同的極限應(yīng)力值。0?a?mADGCMNM3’N3’I45??minM ?minN圖 8 ?min=C時的極限應(yīng)力 因此在圖 8中，通過 M（或 N）點，作與橫坐標(biāo)軸夾角為 45?的直線，則此直線上任何一個點所代表的應(yīng)力均具有相同的最小應(yīng)力。計算時用強(qiáng)化系數(shù) ?q考慮其影響。解：按合金鋼， ??=～ ，取 ??=，由式（ 2—9a ）得：?m?0/2=383?s=920045? 135??aADGC圖 210 一鉻鎳合金鋼的 ?m— ?a極限應(yīng)力圖?0/2=383?1如圖 210所示，取 D點坐標(biāo)為 (?0/2=383, ?0/2=383)， A點坐標(biāo)為 (0, ?1=460)。 把圖 29中所示的應(yīng)力圖放在材料的 ?—N 坐標(biāo)上，如圖 210所示。 當(dāng)各級應(yīng)力是先作用最小的，然后依次升高時，則式中等號右邊要大于 1（起強(qiáng)化作用）。八、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計算（彎曲、扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用） 對于試件在彎曲 — 扭轉(zhuǎn)聯(lián)合作用的交變應(yīng)力下進(jìn)行疲勞試驗時，其數(shù)據(jù)基本上符合圖 211中橢圓弧的規(guī)律。解： 1）這屬于不穩(wěn)定變應(yīng)力下的強(qiáng)度計算問題，應(yīng)用疲勞損傷累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式。（ 4） ?1， ?0， ??， K?。則該零件的極限應(yīng)力點應(yīng)為 。則當(dāng)應(yīng)力比 r=常數(shù)時，該零件的疲勞強(qiáng)度工作安全系數(shù) S為 。則工作安全系數(shù)為 。三、牛頓流體定律yx0V=0ABVhN?0S(面積 ) 如圖 36所示，在兩個平行的平板間充滿具有一定粘度的潤滑油，若平板 A以速度 V移動，另一平板 B靜止不動，則由于油分子與平板表面的吸附作用，將使貼近板 A的油層以同樣的速度 V隨板移動；而貼近板 B的油層則靜止不動。然而動壓油膜的形成必須滿足一定的條件。 若各油層的速度分布規(guī)律如圖 39b中的虛線所示，那么進(jìn)入間隙的油量必然大于流出間隙的油量。c）潤滑油必須有一定的粘性。 （ 1） ；（ 2） ；（ 3） ；（ 4） 。 （ 1）隨之升高；（ 2）隨之降低；（ 3）保持不變；（4）升高或降低視潤滑油性質(zhì)而定；二、分析題何謂摩擦、磨損和潤滑？它們之間的相互關(guān)系如何？按摩擦面間的潤滑狀況，滑動摩擦可分哪幾種？按照磨損機(jī)理分，磨損有哪幾種基本類型？它們各有什么主要特點？如何防止或減輕這些類型的磨損發(fā)生？獲得流體動壓潤滑的必要條件是什么？潤滑劑的作用是什么？常用潤滑劑有哪幾種？第四章 螺紋零件一、概述 作用聯(lián)接：起聯(lián)接作用的螺紋 。表 91圖雙頭螺柱聯(lián)接書 P201表 91圖螺釘聯(lián)接書 P201把軸上零件與軸聯(lián)接在一起，聯(lián)接強(qiáng)度不大時：表 91圖 擰緊后與軸緊貼，則與軸表面有摩擦力，聯(lián)接力不大；表 91圖 在軸上挖一凹槽，頭部有頂尖，比第一個聯(lián)接力要大些，不會轉(zhuǎn)動，也不會軸向移動。 控制預(yù)緊力的方法很多，有以下幾種方法：根據(jù)經(jīng)驗、伸長、圈數(shù)來判斷擰緊力的大?。挥脺y力矩扳手、定力矩扳手；圖 96 測力矩扳手 書 P204圖 96定力矩扳手 書 P204五、設(shè)計螺栓的方法 成組使用， ，應(yīng)力均勻分布。（ 1）增加擰緊力；（ 2）增加扳手力臂；（ 3）使用測力矩扳手或定力矩扳手；螺紋聯(lián)接預(yù)緊的目的之一是 。 對于普通螺栓聯(lián)接，應(yīng)保證聯(lián)接預(yù)緊后，結(jié)合面間所產(chǎn)生的最大摩擦力必須大于或等于橫向載荷。根據(jù)底板的靜力平衡條件有：根據(jù)螺栓的變形協(xié)調(diào)條件得知，各螺栓的工作拉力也與這個距離成正比，于是有：各螺栓的工作拉力即可通過聯(lián)立以上兩式求出。F2是有兩個螺栓起作用。在承受工作載荷之前，螺栓不受力。Qp Qp’?m?b ??b??mQp Qp’F 圖 919a是螺母剛好擰到和被聯(lián)接件相接觸，但尚未擰緊。根據(jù)聯(lián)接的變形協(xié)調(diào)條件，則被聯(lián)接件壓縮變形的減小量應(yīng)等于螺栓拉伸變形的增加量 ??。因此，為分析上的方便，可將圖 920a、 b，合并成圖 920c。于是螺栓危險截面的拉伸強(qiáng)度條件為： 螺栓總拉力為： Q——補(bǔ)充擰緊產(chǎn)生的螺紋摩擦力矩為： T1——Qp下 ——Q下 ——這兩個不一樣按照第四強(qiáng)度理論：或例題 91： P219 圖 923 圖 923所示鋼制搭接梁用 8個螺栓（每側(cè) 4個）連接起來。（ 1）外形美觀；（ 2）購買方便；（ 3）便于加工和安裝；1確定緊螺栓聯(lián)接中拉伸和扭轉(zhuǎn)復(fù)合載荷作用下的當(dāng)量應(yīng)力時，通常是按 來進(jìn)行計算的。因此，應(yīng)分別按擠壓及剪切強(qiáng)度條件計算。N3180。（ 1）受剪切作用；（ 2）受拉伸作用；（ 3）受剪切和拉伸作用；（4）既可能受剪切又可能受拉伸作用；24現(xiàn)有一單個螺栓聯(lián)接，要求被聯(lián)接件的結(jié)合面不分離，假定螺栓的剛度 Cb與被聯(lián)接的剛度 Cm相等，聯(lián)接的預(yù)緊力為 F?，現(xiàn)開始對聯(lián)接施加軸向載荷，當(dāng)外載荷達(dá)到與預(yù)緊力 F?的大小相等時，則 。由圖 920d得，螺栓的總拉力為：螺栓的殘余預(yù)緊力為： 為了保證聯(lián)接的緊密性，以防止聯(lián)接受載后結(jié)合面間產(chǎn)生縫隙，應(yīng)使 Qp?0。 顯然，聯(lián)接受載后，由于預(yù)緊力的變化，螺栓的總拉力 Q并不等于預(yù)緊力 Qp與工作拉力 F之和，而等于殘余預(yù)緊力 Qp?與工作拉力 F之和。相反，被聯(lián)接件則在 Qp的壓縮作用下，其壓縮量為 ?m。螺栓危險截面的拉伸應(yīng)力為：螺栓危險截面的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為：把參數(shù)代入上式后可得：根據(jù)第四強(qiáng)度理論，求出螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計算應(yīng)力為：由此可得： 由此可見，緊螺栓聯(lián)接在擰緊時雖是同時承受拉伸和扭轉(zhuǎn)的聯(lián)合作用，但在計算時，可以只按拉伸強(qiáng)度計算，并將所受的拉力（預(yù)緊力）增大 30%來考慮扭轉(zhuǎn)的影響。同時受橫向、軸向、轉(zhuǎn)矩和翻轉(zhuǎn)力矩的作用。吊 架FQFQMr1r2r3r2解：找中心線，向中心簡化，向聯(lián)接中心平移。根據(jù)作用在底板上的力矩平衡的條件得：由上式可得各螺栓所需的預(yù)緊力為：式中： f—— 結(jié)合面的摩擦系數(shù)； ri—— 第 i個螺栓的軸線到螺栓組對稱中心 O的距離； z—— 螺栓數(shù)目； ks—— 防滑系數(shù)，同前。下面針對幾種典型的受載情況，分別加以討論。（ 1）三角形螺紋；（ 2）梯形螺紋；（ 3）鋸齒形螺紋；（ 4）矩形螺紋；當(dāng)兩個被聯(lián)接件不太厚時，宜采用 。 預(yù)緊力的大小是通過擰緊力矩來控制的。米制：我國多采用米制螺紋；英制（管螺紋）；標(biāo)準(zhǔn)制主要尺寸、參數(shù)（看圖 P199，圖 91a）1）外徑 d—— 螺紋的最大直徑，在標(biāo)準(zhǔn)中定為公稱直徑；2）內(nèi)徑 d1—— 螺紋的最小直徑，在強(qiáng)度計算中常作為螺桿危險截面的計算直徑；3）中徑 d2—— 近似等于螺紋的平均直徑；4）螺距 t—— 相鄰兩牙中徑線上對應(yīng)軸線間的距離 。 （ 1） m2/s；（ 2）厘斯 (cst)；（ 3）厘泊 (cp) 。（ 1）液體摩擦；（ 2）干摩擦；（ 3）混合摩擦；（ 4）邊界摩擦；33 兩摩擦表面間的膜厚比 ?=～ 3時，其摩擦狀態(tài)為 ； 兩摩擦表面間的膜厚比 ?，其摩擦狀態(tài)為 ； 兩摩擦表面間的膜厚比 ?3～ 5時，其摩擦狀態(tài)為 。在 a和 c之間必有一處（ b點）的油流速度變化規(guī)律不變，即 ?p/?x=0，因而壓力 p達(dá)到最大值。 由圖可見，作用在此微單元體右面和左面的壓力分別為 p及(p+?p/?x?dx)，作用在單元體上、下兩面的剪切力分別為 ?及(?+??/?y?dy)。摩擦學(xué)中把凡是服從這個粘性定律的液體都叫牛頓液體。 據(jù)估計，世界上在工業(yè)方面約有 30%的能量消耗于摩擦過程中。（ 4） 。則在圖示的零件極限應(yīng)力簡圖中 ?角為 。則在圖示的極限應(yīng)力簡圖中，該應(yīng)力點 M與原點的連線0M與橫軸間的夾角 ?為 。（ 1）零件的應(yīng)力集中、加工方法、過載；（ 2）零件的應(yīng)力循環(huán)特性、應(yīng)力集中、加載狀態(tài)；（ 3）零件的表面狀態(tài)、絕對尺寸、應(yīng)力集中；（ 4）零件的材料、熱處理方法、絕對尺寸。總 結(jié)在解決變應(yīng)力下零件的強(qiáng)度問題叫疲勞強(qiáng)度。令：其中， ks— 為應(yīng)力折算系數(shù)； ?1— 為任選，一般取最大工作應(yīng)力或循環(huán)次數(shù)最多的應(yīng)力作為計算的基本應(yīng)力。??1?2?3n1 n2 n3N1 N2 N3N0圖 210 不穩(wěn)定變應(yīng)力在 ?—N 坐標(biāo)上N 因為當(dāng)損傷率達(dá)到 100%時，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對應(yīng)于極限狀況有：是極限狀態(tài)一般地寫成： 上式是疲勞損傷線性累積假說的數(shù)學(xué)表達(dá)式。解：由式（ 28）得：? 作業(yè)： 1 1 15? 習(xí)題分析：