机械设计综合约束问题_1491

二、静应力下的许用应力
静应力下，零件材料的破坏形式：断裂或塑性变形
塑 作为性极材限料应，力取屈,许服用极应限力σ为S ：[
]

s
S
脆 作为性极材限料应：力取强,许度用极应限力σ为B ：[
]

B
S
三、变应力下的许用应力
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
axm
2
in
变应力的循环特性:
r min max
T -1 =0
+1
----对称循环变应力 ----脉动循环变应力
----静应力 a σa
σmin


m a x
（ a）
（ b）

m a x m i n
m




（ c）
（ d）
（a）静应力；（b）对称循环应力； （c）非对称循环应力；（d）脉动循环应力
低，甚至比屈服极限低; 2) 疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂;
3) 疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。
1、疲劳曲线
应力σ与应力循环次数N

之间的关系曲线称为：疲
劳曲线

当N>N0 时,试件将不会断裂。
N0 ----循环基数 N0 对应的应力称为：疲劳极限
用σ-1表示材料在对称循环应力下的弯曲疲劳极限。
（４）混合摩擦是指摩擦表面间处于边界摩擦和流体摩擦的混合 状态。混合摩擦能有效降低摩擦阻力，其摩擦系数比边界摩擦时 要小得多。
磨损
1. 磨损的过程
零件的磨损过程大致分 为三个阶段，即磨合阶 段、稳定磨损阶段和剧 烈磨损阶段。
在设计和使用机器时，应 力求达到缩短磨合期、延 长稳定磨损期、推迟剧烈 磨损的到来。
２）静应力下，脆性材料，如高强度钢或铸铁： S =3～4
3）变应力下，
S =1.3～1.7
材料不均匀，或计算不准时取： S =1.7～2.5
接触应力作用下的强度问题
对于高副机构(如齿轮传动、滚动轴承等)，理论上，载荷 是通过点或线接触传递的。实际上，零件受载后，由于在 接触部分要产生局部的弹性变形，从而形成面接触。这种 接触，接触面积很小，但表层产生的局部应力却很大，这 种局部应力称之为接触应力。这时零件强度称为接触强度。 接触应力作用下的强度约束条件是最大接触应力不超过其 许用值，即
机械设计综合约 束问题
概述
经济性约束 主要是指尽可能的降低产品成本，将它控制 在规定的成本目标的范围之内。
社会性约束 是指所设计的产品必须能对社会带来效益，而 不对社会造成不良影响。
技术性约束 是以设计能否满足技术性能要求为目标，主要 包括：技术性能约束、标准化约束、可靠性约束、安全性约 束等。技术性约束是机械设计中应重点考虑的方面。
当N<N0 时, 有近似公式： m 1NN m 1N0C
对应于N
的弯曲疲劳极限：1N
1m
N0 N
2、许用应力
当应力是对称循环变化时，许用应力为：[1]

1
k S
当应力是脉动循环变化时，许用应力为：[
0
]

0
k S
σ0 为材料的脉动循环疲劳极限，S为安全系数。以上
磨损类型
2. 磨损类 型
根据磨损机理不一致，大体上可概括为：
磨粒磨损 也简称磨损，是外部进入摩擦表面的游离 硬颗粒或硬的轮廓峰尖所引起的磨损。
疲劳磨损 也称点蚀，是由于摩擦表面材料微体积在 交变的摩擦力作用下，反复变形所产生的材料疲劳所引 起的磨损。
粘附磨损 也称胶合，当摩擦表面的轮廓峰在相互作用 的各点处由于瞬时的温升和压力发生“冷焊”后，在相对 运动时，材料从一个表面迁移到另一个表面，便形成粘附 磨损。
Hmax[H]
根据赫兹公式，可求出两圆柱体接触最大接触应力为
11
Hmax
Fca ( 1 2 ) (1 12 1 22 )L


E1
E1

机械中的摩擦、磨 损及润滑
摩擦 是相对运动的物体表面间的相互阻碍作用现象； 磨损 是由于摩擦而造成的物体表面材料的损失或转移； 润滑 是减轻摩擦和磨损所应采取的措施。
摩擦
一、摩擦的机理 “机械说” 产生摩擦的原因是表面微凸体的相互阻碍作用；
二、摩擦的分类
内 摩 擦：在物质的内部发生的阻碍分子之间相对运动的现象。 外 摩 擦：在相对运动的物体表面间发生的相互阻碍作用现象。
静 摩 擦：仅有相对运动趋势时的摩擦。 动 摩 擦：在相对运动进行中的摩擦。
滑动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滑动。 滚动摩擦：物体表面间的运动形式是相对滚动。
各系数均可机械设计手册中查得。
有限寿命时，用σ-1N代入得：[1]

1
kS
m
N0 N
四、安全系数 S↑ → 零件尺寸大，结构笨重。 S↓ → 可能不安全。 典型机械的 S 可通过查表求得。 无表可查时，按 以下原则取：
1）静应力下，塑性材料的零件：S =1.2～１.5 铸钢件：S =1.５～２.5
其中
[
]

lim
S

[ ] lim
S

[σ]=、[τ]-----许用应力 S-----安全系数
σlim、τ lim -----极限应力，由实验方法测定。
一、应力的种类
静应力: σ=常数
变应力: σ随时间变化
平均应力:
m
m
axm
2
in
应力幅:
a
m
机械零件的强度
名义载荷-----在理想的平稳工作条件下作用在零件上 的载荷。
名义应力-----按名义载荷计算所得之应力。
载荷系数K----考虑各种附加载荷因素的影响。Baidu Nhomakorabea计算载荷-----载荷系数与名义载荷的乘积。
计算应力-----按名义载荷计算所得之应力： σ、τ
强度判 定条件：
[] []
摩擦状态
４种滑动摩擦状态
（１）干摩擦是指表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触 时的摩擦。 （２）边界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的边界膜隔开，其摩 擦性质取决于边界膜和表面的吸附性能时的摩擦。
4种摩擦状态 （2）
（３）流体摩擦是指摩擦表面被流体膜隔开，摩擦性质取决于流 体内部分子间粘性阻力的摩擦。流体摩擦时的摩擦系数最小，且 不会有磨损产生，是理想的摩擦状态。
冲蚀磨损 流体中所夹带的硬质物质或颗粒，在流体 冲击力作用下而在摩擦表面引起的磨损。