第三章 机械设计中零件的载荷、应力

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 机械设计中零件的载荷、应力,机械零件的设计准则,一、强度准则,机器正常工作时所受的实际载荷,(,一般难以确定,),1,、载荷和应力,名义载荷,：,工作载荷,：,按原动机功率求得,(,理想状态,),计算载荷,：,载荷系数,(,考虑各种附加载荷,),功率,kW,转速,r/min,静载荷,变载荷,不随时间,改变或变化缓慢,随时间,作周期性或非周期性变化,（,1,）载荷,（,2,）应力,静应力,变应力,不随时间改变或变化缓慢,随时间作周期性或非周期性变化,变应力,稳定变应力,周期性循环变应力,非稳定变应力,非周期性循环变应力,脉动循环变应力,非对称循环变应力,对称循环变应力,图,3-1,（,3,）几个应力参数,循环特征,(,应力比,),：,表示应力变化的情况,对称循环,脉动循环,非对称循环,静应力,用,r,表示循环特征为,r,的变应力。如,-1,、,0,等,r,=-1,r=,0,r 0,且,|r|1,r,=+1,平均应力：,应力幅：,对称循环,:,脉动循环,:,（,3,）几个应力参数,1,、载荷和应力,注意：,变载荷 变应力,静载荷 静应力？,或变应力,n,P,a,n,m,=,0;,a,=,max,m,=,a,=,max,/2,2,、,静应力,作用下的强度问题,主要失效形式,：断裂或塑性变形,强度条件,：,或,塑性材料：,许用应力：,lim,、,lim,极限正应力,s,安全系数,lim,=,s,；,lim,=,s,脆性材料：,lim,=,b,；,lim,=,b,s,、,s,材料屈服极限,b,、,b,材料强度极限,3,、,变应力,作用下的强度问题,变应力下零件的损坏形式是,疲劳断裂,。疲劳断裂具有以下特征：,（,1,）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低；,（,2,）不管脆性材料或塑性材料，其最终的断口均表现为,无明显,塑性变形的脆性断裂；,（,3,）疲劳断裂是损伤的积累,初始裂纹,疲劳区,(,光滑,),粗糙区,轴,3,、变应力作用下的强度问题,N,r,N,r,N,N,0,疲劳曲线,N,应力循环次数,rN,疲劳极限（对应于,N,）,N,0,循环基数,r,持久极限,有限寿命区,无限,由此得：,变应力时，取,lim,=,r,（无限寿命）或,lim,=,rN,（有限寿命）,m,为随应力状态而不同的幂指数,强度条件：,lim,=,？,疲劳破坏与零件的,变应力循环次数,有关,二、刚度准则,零件在载荷作用下产生的弹性变形量,y,，小于或等于机器工作性能所允许的极限值,y,（许用变形量），就叫做满足了刚度要求，或符合刚度计算准则。其表达式为,yy,y,可以是挠度、偏转角或扭转角,弹性变形量,y,可按各种变形量的理论或实验方法来确定，而许用变形量,y,则应随不同的使用场合，根据理论或经验来确定其合理的数值。,三、寿命准则,四、振动稳定性准则,五、可靠性准则,：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。,：高速运转机械的设计应重视该准则。,：确保零件在规定的使用寿命内,正常工作,的准则。,：,可靠度,表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。,Thank you!,