第八章機(jī)械設(shè)計(jì)概論(已改無錯字)
2022-07-23 02:56:28 本頁面
【正文】 工作能力，所以設(shè)計(jì)零件時必須滿足強(qiáng)度要求。其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是： []=其中 ——稱作計(jì)算應(yīng)力；[]——稱作許用抗拉應(yīng)力P——拉力載荷； F——面積尺寸；——極限應(yīng)力； S——安全系數(shù)其含義是：零件中的應(yīng)力應(yīng)當(dāng)小于或等于其許用應(yīng)力[]才能滿足強(qiáng)度要求。該公式由于是用來校核零件的初定剖面F是否滿足強(qiáng)度要求的，所以稱為校核公式。要注意的是：如果零件剖面上承受的載荷是剪載荷，分別可以用剪應(yīng)力和許用剪應(yīng)力[]等代入上面的式中進(jìn)行計(jì)算。可以看出：強(qiáng)度準(zhǔn)則就是把對零件起損傷作用的一方（例如載荷和應(yīng)力）與零件對損傷起抵抗作用的一方進(jìn)行比較來判斷零件強(qiáng)度的。通過上面的強(qiáng)度條件式，我們也可以發(fā)現(xiàn)，提高零件強(qiáng)度的原則措施有：1）增大零件危險(xiǎn)剖面的尺寸、合理設(shè)計(jì)剖面形狀，以增大剖面面積的慣性矩；2）采用高強(qiáng)度材料，對材料進(jìn)行提高強(qiáng)度及降低內(nèi)應(yīng)力的熱處理，控制加工工藝以減小或消除微觀缺陷等；3）力求降低零件上的載荷，例如減小軸的支承跨距以降低作用在其上的彎矩，采用減振結(jié)構(gòu)以降低沖擊載荷等；4）妥善設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)以降低應(yīng)力集中程度等。在機(jī)器工作時，有時機(jī)器并沒有破壞，但是由于零件的變形而導(dǎo)致機(jī)器的失效或不能正常的工作或完成預(yù)定的工作任務(wù)。這就是剛度失效。對于這類情況，我們不但要求進(jìn)行強(qiáng)度的計(jì)算，同時要進(jìn)行剛度的計(jì)算。零件的剛度要求是指工作時，零件所產(chǎn)生的彈性變形不超過規(guī)定的限度。剛度的計(jì)算是利用剛度條件式來判定的。針對彈性變形的二種情況（彎曲和扭轉(zhuǎn)），剛度條件式分別為：或； 有時也可以直接利用剛度要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般來說滿足剛度要求的零件都滿足強(qiáng)度要求。剛度分為兩類：體積剛度和表面接觸剛度。上面所述的剛度都屬于體積剛度。兩個比較粗糙的接觸表面，在大的壓力作用下，接觸表面的微觀凸峰將會被壓平，就會引起兩零件的相對位置發(fā)生超過容許限度的變化，就產(chǎn)生不能滿足接觸剛度的情況。在設(shè)計(jì)時也應(yīng)該給予充分的注意。提高零件整體剛度的原則措施有：1）適當(dāng)增加零件的剖面尺寸；2）合理設(shè)計(jì)零件的剖面形狀；3）合理添置加強(qiáng)筋，采用多支點(diǎn)結(jié)構(gòu)；4）提高零件接觸表面的加工精度或經(jīng)適度跑合，以降低表面粗糙度；5）適當(dāng)增大接觸面積，以降低單位壓力等。壽命要求就是要求零件在預(yù)定的工作期間保持正常工作而不致報(bào)廢。主要是針對那些在變應(yīng)力下工作和工作時受到磨損或腐蝕的零件提出的。提高零件壽命的措施主要有：1）妥善設(shè)計(jì)零件結(jié)構(gòu)以降低應(yīng)力集中程度；2）采用精加工或表面強(qiáng)化處理以提高零件工作表面的質(zhì)量；3）合理選擇摩擦副配對材料、潤滑劑與潤滑方法以提高零件抗磨損能力；4）選用耐腐蝕材料制造在腐蝕介質(zhì)中工作的零件；5）利用熱處理提高零件材料的機(jī)械性能或利用滾壓、噴丸等工藝使零件表面產(chǎn)生有利的殘余預(yù)應(yīng)力等等。隨著機(jī)械向高速發(fā)展和人們對環(huán)境舒適性要求的提高，對機(jī)械的振動和噪聲的要求也越來越高。當(dāng)機(jī)械或零件的固有振動頻率等于或接近受激振源作用所引起的強(qiáng)迫振動頻率時，將產(chǎn)生共振。這不但影響機(jī)器的正常工作，甚至?xí)斐善茐?
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