《武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考研課件——機(jī)械設(shè)計(jì)總論》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考研課件——機(jī)械設(shè)計(jì)總論（38頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,,,*,,第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)總論,研制：,§1-1,概 述,§1-3,機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算,§1-2,機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件的,,工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則,,,,,,,機(jī)器,(Machine),,—,,主要是指機(jī)械裝置。如電動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)、輪船、起重運(yùn)機(jī)械、冶金礦山機(jī)械、輕紡食品機(jī)械等等。,,機(jī)械設(shè)計(jì),(Machine Design),——,即為各種機(jī)械,,裝置的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)是為了滿(mǎn)足機(jī)器的某些特定,,功能而進(jìn)行的創(chuàng)造性過(guò)程，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的勞動(dòng)，,,設(shè)計(jì)的本質(zhì)在于創(chuàng)新。本課程主要
2、介紹機(jī)械設(shè)計(jì)中,,的一些基礎(chǔ)知識(shí)。,機(jī)械（,Machinery),,——,,是機(jī)器和機(jī)構(gòu)統(tǒng)稱(chēng)。,,§1-1,概 述,,,,,,內(nèi)燃機(jī),指南車(chē),破碎機(jī),機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究對(duì)象,——,機(jī)械。如：,,,,,,,帶 式 運(yùn) 輸 機(jī),運(yùn)輸帶,電動(dòng)機(jī),聯(lián)軸器,聯(lián)軸器,減速器,,,,,,帶 傳 動(dòng),齒輪傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng),螺紋聯(lián)接,軸,鍵 聯(lián) 接,軸承,聯(lián)軸器,——,通用機(jī)械零部件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)計(jì)算,機(jī)械設(shè)計(jì)課程的研究?jī)?nèi)容,：,鏈 傳 動(dòng),通用的零,,部件系指,,傳動(dòng),,零件,,軸類(lèi),,零件,,聯(lián)接,,零件,,,,,,蝸桿傳動(dòng),齒輪傳動(dòng),,,,,鏈 傳 動(dòng),,,,,,,,
3、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
4、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
5、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
6、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
7、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,v,v,主動(dòng)輪,1,傳動(dòng)帶,3,從動(dòng)輪,2,,,,n,2,,n,1,,,,,,α,1,,α,2,帶傳動(dòng),,,,,,,螺紋聯(lián)接,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,鍵聯(lián)接,,,,,,,,,,,,,,,,,花鍵聯(lián)接,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,
8、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,滾動(dòng)軸承,半聯(lián)軸器,,鍵,齒輪,,滾動(dòng)軸承,軸,套筒,軸系零部件設(shè)計(jì),軸,滾動(dòng)軸承,軸系結(jié)構(gòu)分析,,聯(lián)軸器,,半聯(lián)軸器,,螺栓聯(lián)接,,柱銷(xiāo),,彈性套,,半聯(lián)軸器,,,,,5,．其他要求：環(huán)保、噪音、外觀等,一．機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求,1,．實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，工作可靠；,2,．經(jīng)濟(jì)性好：設(shè)計(jì)和制造周期短、成本低，產(chǎn)品生產(chǎn),,效率高、能耗低維護(hù)管理費(fèi)用少,；,3,．操作方便，運(yùn)行安全；,4,．標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高：以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，提高,,產(chǎn)品質(zhì)量；,§1
9、-2,機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則,二．機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則,一）機(jī)械零件的工作能力,,零件的工作能力,,—,,是指在一定的運(yùn)動(dòng)、載荷和環(huán)境情況下,,，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。,二）機(jī)械零件的主要失效形式：,,過(guò)大彈性變形,——,零件的剛度不夠引起,塑性變形,——,工作應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限,σ,S,引起,2,．變形,,疲勞斷裂,——,工作應(yīng)力超過(guò)零件的疲勞極限,σ,r,引起,過(guò)載斷裂,——,工作應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限,σ,B,引起,1,．?dāng)嗔?,壓潰、過(guò)度磨損,——,零件接觸表面上的壓應(yīng)力,p,過(guò)大,膠,,合,——,,零件工作溫升△,t,過(guò)高
10、引起,表面疲勞損壞,——,零件表面接觸應(yīng)力,σ,H,過(guò)大引起,3,．表面,,失效,,,計(jì)算準(zhǔn)則,—,,用于計(jì)算并確定零件基本尺寸的主要依,,據(jù)。對(duì)于具體的零件，應(yīng)根據(jù)它們的主要失效形式，采用,,相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：,三）機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則,1,．強(qiáng)度準(zhǔn)則性,,—,,針對(duì)零件斷裂、塑性變形或表面疲勞,,損壞失效,強(qiáng)度,—,,指零件在載荷作用下抵抗斷裂或塑性變形的能力。強(qiáng)度是保證零件工作能力的最基本要求。若零件的強(qiáng)度不夠，不僅因?yàn)榱慵氖箼C(jī)械不能正常工作，還可能導(dǎo)致安全事故。,強(qiáng)度的計(jì)算準(zhǔn)則為：,σ ≤ [σ ] MPa,,,或,,τ ≤ [τ ],針對(duì)斷裂或塑性變形,,,σ,H
11、,≤ [σ,H,],針對(duì)表面疲勞損壞,2,．剛度準(zhǔn)則,,—,,針對(duì)過(guò)大彈性變形,,剛度,—,,指零件在一定載荷作用下抵抗過(guò)大彈性變形的能力。剛度是保證機(jī)正常工作，提高機(jī)床加工產(chǎn)品質(zhì)量的基本要求。,,剛度的計(jì)算準(zhǔn)則為,:y ≤[y ],；,θ≤[θ],；,φ ≤[φ ],,式中，,y,、,θ,和,φ,——,,分別為零件工作時(shí)的撓度、偏轉(zhuǎn)角,,和扭轉(zhuǎn)角；,3,．耐磨性準(zhǔn)則,,—,,針對(duì)過(guò)度磨損、膠合破壞,,耐磨性,—,指零件在載荷作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩零件接觸界的抗磨損面能力。耐磨性是保證有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件正常工作的基本要求。其驗(yàn)算式為：,,p,≤,[p],—,,防止過(guò)度磨損,,,pv ≤ [pv],—
12、,,防止膠合破壞,計(jì)算準(zhǔn)則,,,,,4,．振動(dòng)和噪聲準(zhǔn)則,,—,,針對(duì)高速機(jī)械的振動(dòng)失穩(wěn),,（即共振）當(dāng)零件的固有振動(dòng)頻率,f,等于或趨近于零件的,,強(qiáng)迫振動(dòng)頻率,f,p,時(shí)，將產(chǎn)生共振。這不僅影響機(jī)械正常,,工作，甚至造成破壞性事故，而振動(dòng)又是產(chǎn)生噪聲的主要,,原因。,,防止共振的條件為：,f,p,,≤,0,．,87 f,或,,f,p,,≥,1,．,18 f,,式中，,f,—,,零件的固有振動(dòng)頻率，取決于零件的質(zhì)量和,,剛度,,,f,p,,—,,零件受激振源作用引起的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率,,計(jì)算準(zhǔn)則,,,,,,機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足的要求很多，但強(qiáng)度要求是所有,,零件都必須滿(mǎn)足的首要條件，而強(qiáng)度計(jì)算必需確定
13、,,作用于零件上的載荷和應(yīng)力。,一．載荷和應(yīng)力的類(lèi)型,,一）載荷,靜載荷,—,,大小和方向均不隨時(shí)間變化的載荷,,變載荷,—,,大小或方向隨時(shí)間變化的載荷,靜應(yīng)力,—,,大小和方向均不隨時(shí)間變化（或變,,化極緩慢）的應(yīng)力,,變應(yīng)力,—,大小和方向，或大小或方向隨時(shí),,變化的應(yīng)力,,二）應(yīng)力,,§,1-3,機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算,,,,,2,．變應(yīng)力參數(shù)及典型變應(yīng)力,1,）變應(yīng)力參數(shù)：,最大應(yīng)力：,σ,max,,,最小應(yīng)力：,σ,min,應(yīng)力循環(huán)特征：用來(lái)表示應(yīng)力的變化情況,γ=σ,min,/σ,max,2,）典型變應(yīng)力及應(yīng)力循環(huán)特征,γ,平均應(yīng)力：,應(yīng)力幅：,σ,max,σ,m,σ,min,σ,a
14、,σ,a,,t,σ,一．載荷和應(yīng)力的類(lèi)型,,,,,應(yīng)力類(lèi)型,a,）靜應(yīng)力：,γ= +1,變應(yīng)力特例,b,）非對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力,γ,,,在（,+1,～,-1,）間變化,σ,max,σ,m,σ,min,σ,a,σ,a,,t,σ,σ,t,σ =,常數(shù),c,）對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力,γ= -1,σ,t,,σ,a,σ,max,σ,min,d,）脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,γ= 0,σ,t,,σ,a,σ,a,σ,max,σ,m,一．載荷和應(yīng)力的類(lèi)型,二．機(jī)械零件的失效形式及強(qiáng)度條件式,靜應(yīng)力作用下,——,過(guò)載斷裂、塑性變形,二）,零件強(qiáng)度條件式：,σ ≤ [σ] =,σ,lim,,/,S,,材料的極限應(yīng)力,安全系數(shù),脆性材料制
15、造的零件：,σ,lim,=,σ,b,,塑性材料制造的零件：,σ,lim,=,σ,S,,1,．靜應(yīng)力作用下,,零件極限應(yīng)力,,,2,．變應(yīng)力作用下零件限應(yīng)力,,——,σ,lim,= σ,γN,疲勞極限,一）零件的失效形式,變應(yīng)力作用下,——,疲勞破壞約占零件損壞事故中,的,80%,。,3.,安全系數(shù),——,S,的取值對(duì)零件的結(jié)構(gòu)尺寸、工作可靠性均,,有影響，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的重要性、零件材料的質(zhì)量、栽,,荷計(jì)算準(zhǔn)確性等方面，合理選取，具體數(shù)值可參考設(shè)計(jì)資料。,,(1),零件損壞機(jī)理,,靜應(yīng)力作用下：,,危險(xiǎn)剖面塑性變形或斷裂,,變應(yīng)力作用下：,,疲勞斷裂,,零件表面應(yīng)力超過(guò)極限值,,微裂紋,,擴(kuò)
16、展,,斷裂,,(2),極限應(yīng)力,,靜應(yīng)力極限應(yīng)力：,,與材料性能有關(guān),,變應(yīng)力疲勞極限：,,與材料有關(guān)外，還與,,循環(huán)特征,r,,,,應(yīng)力循環(huán)次數(shù),N,有關(guān),,應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài),,三,),零件損壞機(jī)理,三,．機(jī)械零件,材料,的,疲勞極限,描述應(yīng)力循環(huán)次數(shù),N,和疲勞極限,σ,γN,間關(guān)系的曲線(xiàn)，其橫坐標(biāo)為應(yīng)力循環(huán)次數(shù),N,，縱坐標(biāo)為疲勞極限,σ,γN,疲勞曲線(xiàn),無(wú)限壽命區(qū),σ,γ,有限壽命區(qū),N,0,,σ,γN1,N,1,,σ,γN2,N,2,,σ,γN,N,N,0,,σ,γ,,,,,一,）,σ,γ,—,,N,疲勞曲線(xiàn),（,等應(yīng)力循環(huán)特征,γ,的不等壽命,N,曲線(xiàn)）,D,,D,點(diǎn)以
17、后的疲勞曲線(xiàn)呈一水平線(xiàn)，代表著無(wú)限壽命區(qū)，其方程為：,,,由于,N,D,很大，所以在作疲勞試驗(yàn)時(shí)，常規(guī)定一個(gè)循環(huán)次數(shù),N,0,(,稱(chēng)為循環(huán)基數(shù),),，用,N,0,及其相對(duì)應(yīng)的疲勞極限,σ,r,來(lái)近似代表,N,D,和,σ,r∞,，于是有：,機(jī)械零件的疲勞大多發(fā)生在,s,－,N,曲線(xiàn),D,點(diǎn)以前,，可用下式描述：,有限壽命區(qū)間內(nèi)循環(huán)次數(shù),N,與疲勞極限,σ,rN,的關(guān)系為：,式中，,σ,r,、,N,0,及,m,的值由材料試驗(yàn)確定。,N—,應(yīng)力循環(huán)次數(shù),N,= 60,n,,t,h,,ɑ,每轉(zhuǎn)受栽次數(shù),,使用壽命（,h,）,轉(zhuǎn)速（,r/min,）,用疲勞曲線(xiàn)求取疲勞極限,σ,γN,的方法,無(wú)限壽命區(qū)（
18、,N≥N,0,）,疲勞極限：,σ,γN,= σ,γ,，,,k,N,= 1,k,N,—,,壽命系數(shù),有限壽命區(qū)（,N,＜,N,0,),疲勞極限,:,二）極限應(yīng)力線(xiàn)圖（等壽命疲勞曲線(xiàn)）,,機(jī)械零件材料的疲勞特性除用,σ,－,N,曲線(xiàn)表示外,，,還可用等壽命曲線(xiàn)來(lái)描述。該曲線(xiàn)表達(dá)了不同應(yīng)力比時(shí)疲勞極限的特性。,在工程應(yīng)用中，常將等壽命曲線(xiàn)用直線(xiàn)來(lái)近似替代。,用,A,',Ｇ,',C,折線(xiàn)表示零件材料的極限應(yīng)力線(xiàn)圖是其中一種近似方法。,A,',Ｇ,',直線(xiàn)的方程為：,C,Ｇ,',直線(xiàn)的方程為：,,ψ,σ,為試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時(shí)的材料常數(shù)，其值由試驗(yàn)及下式?jīng)Q定：,對(duì)于碳鋼，,ψ,σ,≈0.1,~,0.2,
19、，對(duì)于合金鋼，,ψ,σ,≈0.2,~,0.3,。,,極限應(yīng)力線(xiàn)圖,材料的疲勞特性,不同應(yīng)力循環(huán)特征,,r,,時(shí)的疲勞極限,材料的極限應(yīng)力,簡(jiǎn)圖,已知材料的機(jī)械性能,可作,簡(jiǎn)圖,,折線(xiàn),ADG,上任一點(diǎn)，表示在,,不同,r,時(shí)的疲勞極限,對(duì)于,n,點(diǎn),(,工作應(yīng)力為,和,),應(yīng)力循環(huán)特征：,對(duì)應(yīng)的疲勞極限：,等效系數(shù),零件的極限應(yīng)力圖還應(yīng)考慮應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)的影響,,應(yīng)力集中：零件剖面幾何形狀突變處疲勞極限降低,用應(yīng)力集中系數(shù),來(lái)考慮,,絕對(duì)尺寸：剖面絕對(duì)尺寸大、出現(xiàn)缺陷概率大、疲勞極限降低,用絕對(duì)尺寸系數(shù),來(lái)考慮,,表面狀態(tài),：表面光滑或強(qiáng)化處理、能提高疲勞極限,用,表面狀態(tài),系數(shù)
20、,來(lái)考慮,,綜合影響系數(shù),或,考慮各因素影響,機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,1,四,.,機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,一）零件的極限應(yīng)力線(xiàn)圖,,由于零件幾何形狀的變化、尺寸大小、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。,,以彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù),Ｋ,σ,表示材料對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限,σ,-1,與零件對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲疲勞極限,σ,-1e,的比值，即,在不對(duì)稱(chēng)循環(huán)時(shí)，,Ｋ,σ,是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值。,,將零件材料的極限應(yīng)力線(xiàn)圖,,中的直線(xiàn),A'D'G',,按比例向下移，,,成為右圖所示的直線(xiàn),ADG,，而極,,限應(yīng)力曲線(xiàn)的,CG,,部分，由于是,,按照靜應(yīng)力的要求來(lái)考
21、慮的，故,,不須進(jìn)行修正。這樣就得到了零,,件的極限應(yīng)力線(xiàn)圖。,,機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,2,機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,二）單向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,進(jìn)行零件疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，首先根據(jù)零件危險(xiǎn)截面上的,σ,max,及,σ,min,確定平均應(yīng)力,σ,m,與應(yīng)力幅,σ,a,，然后，在極限應(yīng)力線(xiàn)圖的坐標(biāo)中標(biāo)示出相應(yīng)工作應(yīng)力點(diǎn),M,或,N,。,,根據(jù)零件工作時(shí)所受的約束來(lái)確定應(yīng)力可能發(fā)生的變化規(guī)律，從而決定以哪一個(gè)點(diǎn)來(lái)表示極限應(yīng)力。,,機(jī)械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種：,,應(yīng)力比為常數(shù)：,r=C,,,平均應(yīng)力為常數(shù),σ,m,=C,,,最小應(yīng)力為常數(shù),σ,min,=C,相應(yīng)的疲勞極限應(yīng)力
22、應(yīng)是極限應(yīng)力曲線(xiàn)上的某一個(gè)點(diǎn) 所代表的應(yīng)力 。,計(jì)算安全系數(shù)及疲勞強(qiáng)度條件為：,,單向應(yīng)力狀態(tài)下的安全系數(shù)（當(dāng)ｒ＝常數(shù)時(shí)）,安全系數(shù)定義：,,對(duì)于塑性材料,即,時(shí),即,時(shí),以上正應(yīng)力公式，用,替代,則對(duì)剪應(yīng)力同樣適用,,當(dāng)應(yīng)力在疲勞破壞區(qū),,當(dāng)應(yīng)力在靜強(qiáng)度區(qū),例 有一熱軋合金鋼零件，其材料的抗彎疲勞極限：,＝,658MPa,，,＝,400MPa,，屈服極限,＝,189Mpa,，應(yīng)力幅為?。?129Mpa,,，零件的應(yīng)力集中系數(shù),＝,1.26,，尺寸系數(shù),如取安全系數(shù),S,min,＝,1.5,，核驗(yàn)此零件是否安全。,,＝,658MPa,，,＝,780MPa,，所承受的彎曲變應(yīng)力,＝,
23、0.78,，表面狀態(tài)系數(shù),β,＝,1,。,解：,(1),,,,,(2),因,,,(3),,,(4),故得,,,因此，該零件安全。,零件產(chǎn)生疲勞破壞,4,機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,四）雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時(shí)的疲勞強(qiáng)度計(jì)算,當(dāng)零件上同時(shí)作用有同相位的穩(wěn)定對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力,s,a,和,t,a,時(shí)，由實(shí)驗(yàn)得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為：,式中,t,a,′,及,s,a,′,為同時(shí)作用的切向及法向應(yīng)力,,幅的極限值,。,若作用于零件上的應(yīng)力幅,s,a,及,t,a,如圖中,M,點(diǎn)表示，則由于此工作應(yīng)力點(diǎn)在,,極限以?xún)?nèi)，未達(dá)到極限條件，因而是安全的。,,由于是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，故應(yīng)力幅即為最大應(yīng)力。弧線(xiàn),AM'B,上任何一個(gè)點(diǎn)即
24、代表一對(duì)極限應(yīng)力,σ,a,′,及,τ,a,′,。,計(jì)算安全系數(shù)：,,,,,機(jī)機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度,機(jī)械零件的接觸強(qiáng)度,,,,當(dāng)兩零件以點(diǎn)、線(xiàn)相接處時(shí)，其接觸的局部會(huì)引起較大的應(yīng)力。這局部的應(yīng)力稱(chēng)為接觸應(yīng)力。,,接觸應(yīng)力是不同于以往所學(xué)過(guò)的擠壓應(yīng)力的。擠壓應(yīng)力是面接觸引起的應(yīng)力，是二向應(yīng)力狀態(tài)，而接觸應(yīng)力是三向應(yīng)力狀態(tài)。接觸應(yīng)力的特點(diǎn)是：僅在局部很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力。,,式中,ρ,1,和,ρ,2,,分別為兩零件初始接觸線(xiàn)處的曲率半徑,,,其中正號(hào)用于外接觸，負(fù)號(hào)用于內(nèi)接觸。,對(duì)于線(xiàn)接觸的情況，其接觸應(yīng)力可用赫茲應(yīng)力公式計(jì)算。,,,,,,式中：,為綜合曲率半徑；,,、,分別為兩圓柱體的曲率半徑
25、,(,mm),，其中,",＋,",、,",－“,,號(hào)分別用于外接觸和內(nèi)接觸；,、,分別為兩圓柱體材料的彈性模量,(,Mpa),；,,、,分別為兩圓柱體材料的泊桑比。,,§1-4,機(jī)械設(shè)計(jì)中的摩擦、磨損和潤(rùn)滑問(wèn)題,,一、機(jī)械中的摩擦,１、干摩擦：表面間無(wú)任何潤(rùn)滑劑或保護(hù)膜的純金屬接觸時(shí)的摩擦，摩擦系數(shù)一般大于,0.1,２、邊界摩擦：表面間被極薄的潤(rùn)滑膜所隔開(kāi)，且摩擦性質(zhì)與潤(rùn)滑劑的粘度無(wú)關(guān)而取決于兩表面的特性和潤(rùn)滑油油性的摩擦，摩擦系數(shù)約在,0.01,～,0.1,３、流體摩擦：表面間的潤(rùn)滑膜把摩擦副完全隔開(kāi)，摩擦力的大小取決于流體分子內(nèi)部摩擦力的摩擦， 摩擦系數(shù)可達(dá),0.001,～,0.008,
26、４、混合摩擦：摩擦副處于干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦混合狀態(tài)時(shí)的摩擦,二、機(jī)械中的磨損,１、磨損的定義：,由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而使物體工作表面的物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象,零件的磨損過(guò)程大體可分為三個(gè)階段：,磨合磨損,階段、,穩(wěn)定磨損,階段及,劇烈磨損,階段,2,、磨損過(guò)程,,粘著磨損：,磨損類(lèi)型,磨粒磨損：,摩擦表面的微凸體在相互作用的各點(diǎn)發(fā)生粘著作用，使材料由一表面轉(zhuǎn)移到另一表面的磨損,摩擦表面間的游離硬顆?；蛴驳奈⑼贵w峰間在較軟的材料表面上犁刨出很多溝紋的微切削過(guò)程,表面疲勞磨損,：,摩擦表面受循環(huán)接觸應(yīng)力作用到達(dá)一定程度時(shí)，就會(huì)在零件工作表面形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展與相互連接，會(huì)造成許多微粒從零件表面上脫落下來(lái)，致使表面上出現(xiàn)許多淺坑，這種磨損過(guò)程即為疲勞磨損；,腐蝕磨損：,在摩擦過(guò)程中金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的磨損,三、機(jī)械中的潤(rùn)滑,功用：降低摩擦；,減少或防止磨損；降低摩擦功耗，,降低溫升；,防銹；,緩沖和吸振,流體動(dòng)力潤(rùn)滑的物理解釋,實(shí)例：滑動(dòng)軸承,,；,形成動(dòng)壓油膜的必要條件為：,,1,、兩工作表面間必須構(gòu)成楔形間隙；,,2,、兩工作表面間應(yīng)充滿(mǎn)具有一定粘度的潤(rùn)滑油或其它流體；,,3,、兩工作表面間存在一定相對(duì)滑動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向總是帶動(dòng)潤(rùn)滑油從大截面流進(jìn)，小截面流出。,結(jié)束,,,,,
武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)考研課件——機(jī)械設(shè)計(jì)總論
