第9章 机械零件设计概论
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机械设计基础 第9章 机械零件设计概论
m —随材料和应力状态而定的幂指数，如受弯钢制零件m = 9
r —对应于N0的疲劳极限，称为材料的疲劳极限，如 1， 0
对应于 N 的疲劳极限：
rN
m
N0 N
r
kN r
kN
m
N0 N
kN —寿命系数； 当N ≥ N0时，取kN = 1。
2. 影响机械零件疲劳强度的主要因素
影响机械零件疲劳强度的因素很多，有应力集中、零件尺寸、 表面状况、环境介质、加载顺序和频率等，其中以前三种最为重 要（只影响应力幅，不影响平均应力）。
F
F
F
F
F
n
n
n FFs
n
F nF
Fs n
Fs F
F
m
F
m
F 2｛
｝F
F
m
F｛
m FS
FS m
2
m
F
｝ mFs m
n
Fs
n
F
Fs F
Fs
F 2
预备知识 3. 剪切和挤压的实用计算
假设切应力在剪切面（
m-m 截面）上是均匀分布的
, 得实用切应力计算公式：
Fs
A
切应力强度条件： Fs
挤压力 Fbs= F
（2）接触面为圆柱面 Abs—直径投影面面积
预备知识 3. 剪切和挤压的实用计算
d
δ Abs d
(a
(b
d
(c
)
挤压强度条件：
)
bs
Fbs Abs
)
bs
bs 许用挤压应力，常由实验方法确定
塑性材料： bs1 .5 2 .5 脆性材料： bs0 .9 1 .5
机械设计基础机械零件设计概论
表层有很大旳接触应力，当载荷反复作用时，常 会出现表层金属呈小片状脱落而在零件表层形成 小坑，这种现象称为疲劳磨损或点蚀。 腐蚀磨损 在摩擦过程中，与周围介质发生化学 反应或电化学反应旳磨损，称为腐蚀磨损。 实用耐磨计算是限制运动副旳压强p（比压），即 p≤[p] 式中[p]是由试验或同类机器使用经验拟 定旳许用压强。速度高时用 pv≤[pv] 来校核。
鉴定条件可概括为计算量≤许用量。这种为预防 失效而制定旳鉴定条件，一般称为工作能力计算 准则。
同一零件可能发生多种不同形式旳失效
轴可能旳失效形式：
nF
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量
y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
第一节 机械零件设计概述
Fn —作用在圆柱体上旳载荷； —综合曲率半径,
12 2 1
正号用于外接触，负号用于内接触。
第三节 机械零件旳接触强度
E 2E1E2 E1 E2
E —综合弹性模量，E1、E2 分别为 两圆柱体材料旳弹性模量。
接触强度旳鉴定条件为
式中 H lim 为由试验测得旳材料旳接触疲劳极
限，对于钢其经验公式为
第二节 机械零件旳强度
小型起重设备，一般工作不频繁，满载起重次数不 多，故本题按承受静载荷考虑，以最大起重量（涉 及小车、电动葫芦自重）作为计算载荷。
第二节 机械零件旳强度
第二节 机械零件旳强度
例9-2 一车轴9-5所示。已知Fr=F=110KN，轴旳 材料为Q275钢，σb=550MPa，σ-1=240MPa，要
求旳安全系数Smin=1.5。试较核A—A截面旳疲劳强 度。
第二节 机械零件旳强度
鉴定条件可概括为计算量≤许用量。这种为预防 失效而制定旳鉴定条件，一般称为工作能力计算 准则。
同一零件可能发生多种不同形式旳失效
轴可能旳失效形式：
nF
强度条件： 工作应力≤许用应力 σ≤ [σ] 或 τ≤ [τ]
刚度条件： 实际变形量≤许用变形量
y ≤[y]、 θ ≤[θ] 、φ ≤ [φ]
第一节 机械零件设计概述
Fn —作用在圆柱体上旳载荷； —综合曲率半径,
12 2 1
正号用于外接触，负号用于内接触。
第三节 机械零件旳接触强度
E 2E1E2 E1 E2
E —综合弹性模量，E1、E2 分别为 两圆柱体材料旳弹性模量。
接触强度旳鉴定条件为
式中 H lim 为由试验测得旳材料旳接触疲劳极
限，对于钢其经验公式为
第二节 机械零件旳强度
小型起重设备，一般工作不频繁，满载起重次数不 多，故本题按承受静载荷考虑，以最大起重量（涉 及小车、电动葫芦自重）作为计算载荷。
第二节 机械零件旳强度
第二节 机械零件旳强度
例9-2 一车轴9-5所示。已知Fr=F=110KN，轴旳 材料为Q275钢，σb=550MPa，σ-1=240MPa，要
求旳安全系数Smin=1.5。试较核A—A截面旳疲劳强 度。
第二节 机械零件旳强度
机械零件设计概论(ppt49页).pptx
p lim F dF S0 S dS
应力按方向分正应力和剪应力。
失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下， 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式： 1）断裂、塑性变形； 2）过大的弹性变形； 3）磨损或损伤 4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
5.振动稳定性准则 激振频率fp＜0.87f（固有频率），或fp＞1.18f
6.可靠性准则 可靠度应大于许用值
五. 机械零件的设计步骤
拟定机械部件总图
拟定零件图
拟定零件计算简图
选择合适材料
确定作用载荷
满足工
N
作能力
确定零件尺寸的取值 Y 范围和选材范围范围
设计步骤
(1)拟定零件的计算简图。选择零件类型、简化； (2)受力分析。确定作用在零件上的载荷； (3)选择材料。确定许用应力（许用应力查手册）； (4)确定设计准则。失效分析→确定计算准则。 (5)理论设计计算。按设计准则公式，确定零件主要 几何尺寸。如螺栓小径、齿轮齿数、模数等。 (6)结构设计。除主要尺寸的其余结构尺寸，必须考 虑功能要求，加工或装配工艺要求，减小应力集中 ，尺寸小，重量轻等原则。 (7)绘制零件工作图。尺寸、公差配合、表面粗糙度 及技术条件等。 (8)编写设计计算说明书。
常用金属材料的牌号及力学性能（p123）
布氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定关系： σb＝(0.3~0.4)HB ，或σb ＝K×HB ， K为系数，例如对于低碳钢有K≈0.36，对于高碳钢有K≈0.34 ，对于调质合金钢有K≈0.325；HRC≈0.1HB
应力按方向分正应力和剪应力。
失效：机械零件在限定的期间内，在规定条件下， 不能完成正常的功能。如断裂、变形太大等。
工作能力（承载能力）：机械零件抵抗失效的能力 。或机械零件在预定的使用期限内，不发生失效的 安全工作限度。含时间和载荷两个要素。
三.失效形式： 1）断裂、塑性变形； 2）过大的弹性变形； 3）磨损或损伤 4）松弛、摩擦传动的打滑和强烈振动等。
5.振动稳定性准则 激振频率fp＜0.87f（固有频率），或fp＞1.18f
6.可靠性准则 可靠度应大于许用值
五. 机械零件的设计步骤
拟定机械部件总图
拟定零件图
拟定零件计算简图
选择合适材料
确定作用载荷
满足工
N
作能力
确定零件尺寸的取值 Y 范围和选材范围范围
设计步骤
(1)拟定零件的计算简图。选择零件类型、简化； (2)受力分析。确定作用在零件上的载荷； (3)选择材料。确定许用应力（许用应力查手册）； (4)确定设计准则。失效分析→确定计算准则。 (5)理论设计计算。按设计准则公式，确定零件主要 几何尺寸。如螺栓小径、齿轮齿数、模数等。 (6)结构设计。除主要尺寸的其余结构尺寸，必须考 虑功能要求，加工或装配工艺要求，减小应力集中 ，尺寸小，重量轻等原则。 (7)绘制零件工作图。尺寸、公差配合、表面粗糙度 及技术条件等。 (8)编写设计计算说明书。
常用金属材料的牌号及力学性能（p123）
布氏硬度与材料的抗拉强度之间存在一定关系： σb＝(0.3~0.4)HB ，或σb ＝K×HB ， K为系数，例如对于低碳钢有K≈0.36，对于高碳钢有K≈0.34 ，对于调质合金钢有K≈0.325；HRC≈0.1HB
《机械设计基础》第9章 机械零件设计概论
润滑油进 造成小块金属脱 发生疲劳点蚀后的不良后果：损坏零件表面光洁 入裂纹 落，形成小坑— 度；接触面积减小；承载能力降低；传动质量下 —疲劳点蚀。 降，引起振动和噪音。
27
◆接触应力的计算： 注意：
赫兹（H.Hertz)公式 :
Fn b
ρ1
σH1 = σH2 σH σH
ρ2
σH =
Fn .
1± 1 ρ1 ρ2 1-μ12 + 1-μ22 E1 E2
注 意 失效并不一定意味着破坏（破坏的零件则 不能工作，而失效的零件不一定不能工作， 只是不能正常工作），因此，失效有更广 泛的含义。
工作能力：不发生失效的条件下，零件所能安全工作 的限度。若此限度对载荷而言，又可称承载能力。
3
◆机械零件的强度
零件设计中的载荷与应力 载荷
载荷的分类： 变载荷
名义载荷（公称载荷）——在理想的平稳工作条 件下作用在零件上的载荷。 计算载荷=K×名义载荷 静载荷
疲劳磨损（疲劳点蚀） 腐蚀磨损（腐蚀机械磨损）
37
机械零件正常运行的磨损过程（三个阶段）：
1、跑合阶段（磨合阶段） ——新的摩擦副表面具有一定的粗糙度，实际接触面 积较小。在跑合阶段，表面逐渐磨平，实际接触面积 逐渐增大，磨损速度减缓。因此，人们有意利用跑合 阶段，轻微磨损，为今后正常运行创造条件。 注意 跑合结束后，及时更换润滑油。
=
σHlim
SH
其中： σHlim—材料的接触疲劳极限 对于钢材σHlim≈2.76HB-70 (MPa)
S H —安全系数， S H≥1
31
例：图示为由两个相互压紧的钢制摩擦轮组成 的摩擦轮传动。 已知：D1=100mm,D2=140mm,b=50mm,小轮主动； 主动轴传递功率P=5kW、转速n1=500r/min，传 动较平稳，载荷系数K=1.25，摩擦系数,f=0.15。 试求：（1）所需的法向压紧力N；（2）两轮接 触处 最大接触应力；（3）若摩擦轮的材料硬 度HB=300,试校核接触强度。
机械设计基础：第九章 机械零件设计概论
机械设计基础第九章机械零件设计概论§9-1 机械零件设计概述一、机械零件设计的基本要求a) 在预定的工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能；b) 要尽量降低零件的生产、制造成本。
二、机械零件的失效形式失效－机械零件由于某种原因不能正常工作时，称为失效工作能力－在不发生失效的条件下，零件所能安全工作的限度。
通常此限度是对载荷而言，所以习惯上又称为承载能力。
常见的失效形式：强度－断裂或产生过大的残余变形；刚度－过大的弹性变形；耐磨性－零件磨损后会改变结构形状和尺寸，从而使机器的精度降低、机器的效率下降及零件的强度减弱；振动稳定性－机器在工作时发生振幅超过许用值的振动现象；耐热性－高温下零件的承载能力会降低，并可能出现蠕变，还会引起热变形及附加热应力等；工作能力计算准则－为防止失效而制定的判定条件计算量≤许用量三、机械零件的设计步骤－设计计算1.拟定零件的计算简图（建立受力模型）：在图中通常把零件的构造与零件间的联接情况简化，并将作用在零件上的载荷视为集中载荷或按一定规律分布的载荷；2. 确定作用在零件上载荷的大小；3. 选择合适的材料；4. 根据零件可能的失效形式，选用相应的判定条件，确定零件的形状和主要尺寸，并加以圆整和标准化；5. 绘制零件的工作图，并标注必要的技术条件。
校核计算－先拟定零件的结构和尺寸，然后再用有关的判定条件进行验算一、应力的分类应力可分为静应力和变应力静应力：不随时间变化或变化缓慢。
静应力只能在静载荷作用下产生非对称循环变应力对称循环变应力1r =−脉动循环变应力0r =1r =变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生三、变应力下的许用应力变应力下的损坏形式－疲劳断裂疲劳断裂的特征：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) 疲劳断裂是损伤的积累，它的初期现象是在零件表面或表层形成微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未裂开的截面积不足以承受外载荷时，零件突然断裂。
机械零件设计概论改
m
max
min
2
应力幅:
a
max
min
2
变应力旳循环特征:
σ
-1 = r min 0
+1 max
T
σ
σa
σa
σmax σmin σm o
----对称循环变应力 ----脉动循环变应力
----静应力
静应力是变应力旳特例
σ
r =+1
σmax
σmin to
σa σa
σ=常数
o
t
σ
σmax
相对价格
热轧圆钢
碳素构造钢Q235 （φ 33~42） 优质碳素钢 （φ 29~50） 合金构造钢（φ 29~50） 滚动轴承钢（φ 29~50） 合金工具钢（φ 29~50）
1 1.5~1.8 1.7~2.5
3 3~20
铸件
灰铸铁铸件 碳素钢铸件 铜合金、铝合金铸件
一般钢：含硫、磷杂质较多 按冶金质量分
优质钢：含硫、磷杂质较少
洛阳高专用
牌号：1)对于一般炭素构造钢，用屈服极限来描述，如牌 号Q215－表达屈服极限σS＝215MPa 旳一般炭素构造钢; 2)对于优质炭素构造钢，用两位数字来描述，如20－－两 位数字表达该材料含炭量旳万分之几，如45表达含炭量为 45‰优质炭素构造钢，读为45号钢； 3）合金钢，直接在优质炭素构造钢后加合金元素,如40Cr
洛阳高专用
H [ H ],
而[
H
]
H lim
SH
§9－4 机械零件旳耐磨性
运动副中，摩擦表面物质不断损失旳现象称为磨损。
零件抗磨损旳能力称为耐磨性。 磨损↑ →间隙↑、 精度↓、效率↓、振动↑、冲击↑、 噪音↑
机械零件设计概论
1. 通用零件 在各类机械中经常使用的具有同一功用及性能的零件。
如：齿轮、轴、螺栓、螺母等。
2）专用零件 只适用于特定型式机械上的零件。
如：内燃机中的曲轴、活塞；轮船的螺旋桨等。
专用零件不属于本课程的研究范围，由相关专业课程解 决。
3）部件 由一组协同工作的零件组成的独立制造和独立装配的组 合体。如：联轴器、离合器、制动器、减速器等。
5.参考书：《机械设计》第七版 西工大 濮良贵主编
§9-1 机械零件设计概述
不同零件各具特点，从而设计方法各异，但也存在一 定的共性。下面主要针对通用机械零件设计中的共性问题 作简要介绍。
一. 机械设计的基本要求
1. 使用要求
通过正确选择机械的工作原理和结构形式及制造安装 精度等保证机械在预期寿命内，在正常的工作条件下，不 发生任何形式的失效。这是对机械的最基本要求。
学习时应注重对以下能力的培养
1. 掌握基本的机械设计能力。如：选材、计算、 结构设计、绘图及基本工具使用等。
2. 掌握运用国家标准GB（ISO）、规范、手册、图 册等相关技术资料的能力。
3. 培养工程素质和创新设计能力。
三. 课程特点和学习方法
1. 本课程是对多学科知识的综合运用 以齿轮设计为例： 选材—热处理—受力分析—强度计算—尺寸计算—结 构设计—绘制工作图等。 需综合运用先修课程，工程图学、工程力学、机械制 造基础、金属材料、公差与配合等基础知识。
2. 塑性变形
当作用在零件上的应力超过材料的屈服极限 s 时，零
件将产生永久变形，即塑性变形。塑性变形改变零件的形状 和尺寸，破坏零件间的配合关系。
3.表面失效 1) 磨损
2) 腐蚀
a) 磨粒磨损 b) 研磨磨损
如：齿轮、轴、螺栓、螺母等。
2）专用零件 只适用于特定型式机械上的零件。
如：内燃机中的曲轴、活塞；轮船的螺旋桨等。
专用零件不属于本课程的研究范围，由相关专业课程解 决。
3）部件 由一组协同工作的零件组成的独立制造和独立装配的组 合体。如：联轴器、离合器、制动器、减速器等。
5.参考书：《机械设计》第七版 西工大 濮良贵主编
§9-1 机械零件设计概述
不同零件各具特点，从而设计方法各异，但也存在一 定的共性。下面主要针对通用机械零件设计中的共性问题 作简要介绍。
一. 机械设计的基本要求
1. 使用要求
通过正确选择机械的工作原理和结构形式及制造安装 精度等保证机械在预期寿命内，在正常的工作条件下，不 发生任何形式的失效。这是对机械的最基本要求。
学习时应注重对以下能力的培养
1. 掌握基本的机械设计能力。如：选材、计算、 结构设计、绘图及基本工具使用等。
2. 掌握运用国家标准GB（ISO）、规范、手册、图 册等相关技术资料的能力。
3. 培养工程素质和创新设计能力。
三. 课程特点和学习方法
1. 本课程是对多学科知识的综合运用 以齿轮设计为例： 选材—热处理—受力分析—强度计算—尺寸计算—结 构设计—绘制工作图等。 需综合运用先修课程，工程图学、工程力学、机械制 造基础、金属材料、公差与配合等基础知识。
2. 塑性变形
当作用在零件上的应力超过材料的屈服极限 s 时，零
件将产生永久变形，即塑性变形。塑性变形改变零件的形状 和尺寸，破坏零件间的配合关系。
3.表面失效 1) 磨损
2) 腐蚀
a) 磨粒磨损 b) 研磨磨损
第9章 机械零件设计概论
图 9.4 材料和零件的极限应力图 由于零件尺寸及几何形状变化，加工质量及强化处理等因素的影响，使得零件的疲劳 极限小于材料试件的疲劳极限。要注意，零件尺寸越大，内部的缺陷就越多，疲劳强度极限
值反而更低。在实际计算中，以弯曲疲劳极限的综合影响系数 k 表示材料对称循环弯曲疲
劳极限与零件对称循环弯曲疲劳极限的比值，实验表明，综合影响系数只影响应力幅而不影 响平均应力。当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。
如图 9.4 所示的 A’D’C’曲线。在此曲线内的任何一点所代表的最大应力（即平均应力和 应力幅之和）都低于材料的最大极限应力，是安全的。在此曲线之外的点则是不安全的，最 大应力大于材料的极限应力。曲线上的点表示应力的临界状态。对于塑性材料通常简化为图
中的 A’D’G’C 折线。其中，几个特征点的坐标为：A’(0, 1 )，D’( 0 / 2, 0 / 2) )和 C( S ,0)。
(3) 最小应力为常数 min c
如图 9.6 中应力点 S 的纵横坐标分别代表零件的应力幅和平均应力，求在 min c 状况
下零件的极限应力，则经过 S 点作与横坐标夹 45O 射线，和 AGC 线段交于 S1 点，则该点的 纵横坐标分别代表极限应力点的应力幅和平均应力。
图 9.6 零件的极限应力求法 用极限应力点的纵横坐标之和除以应力点的纵横坐标只和就得零件的安全系数。如果 求出的极限应力点在 AG 段，则零件在安全系数不够的情况下会发生疲劳破坏，如极限应力 点在 GC 段，则零件在安全系数不够的情况下会发生静应力破坏。例如图 9.6 中,在 M,N 点 的应力状况下，零件的失效形式是疲劳破坏，而 S 点的应力状况下会发生静应力破坏，与 综合影响系数的大小无关。读者也可用解析法确定强度，在应力比为常数时，安全系数为：
机械零件设计概论及原理
表面疲劳磨损的类型
表层萌生疲劳磨损：表层萌生疲劳磨损造成扇形疲劳坑，磨屑多为扇形颗粒，故又称其为点蚀 表面萌生疲劳磨损：表面萌生疲劳磨损造成浅而大的疲劳凹坑，磨屑呈片状，故又称其为剥落。
接触疲劳准则
σHmax≤4τs 最大接触应力；剪切屈服点。
五、润滑剂及其特性
凡能降低摩擦阻力、且人为加入摩擦副的介质都称为润滑剂。
1．润滑剂的基本类型
液体润滑剂：矿物油、有机油、矿物油、合成油等 润滑脂：皂基脂、无机脂、烃基脂和有机脂 固体润滑剂：软金属，如Pb、Au、Ag、Sn、In等；无机化合物
２．润滑油
粘度 表征流体流动的阻力，在流体动力和静力润滑状态，粘度与油膜厚度、摩擦阻力直接相关。
强度准则
一、静强度
在静应力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性变形或断裂。材料种类不同，所取极限应力也不同。
塑性材料
单向应力状态下：
，
复合应力状态下：
按第三或第四强度理论计算当量应力。
脆性材料
单向应力状态下：
，
复合应力状态下： 按第一强度理论计算当量应力。
对于塑性材料和组织不均匀的材料（如灰铸铁），在计算静强度时，可不考虑应力集中的影响。 对于组织均匀的低塑性材料（如淬火钢），在计算静强度时，应考虑应力集中的影响。
工作能力——机械零件具有足够的抵抗失效的能力
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则
因为失效类型不同，所以机械零件的工作能力类型也不同，故机械零件的计算准则也不同
载荷和应力
１、载荷
动载荷：由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷
静载荷
变载荷
按是否随时间变化，载荷
表层萌生疲劳磨损：表层萌生疲劳磨损造成扇形疲劳坑，磨屑多为扇形颗粒，故又称其为点蚀 表面萌生疲劳磨损：表面萌生疲劳磨损造成浅而大的疲劳凹坑，磨屑呈片状，故又称其为剥落。
接触疲劳准则
σHmax≤4τs 最大接触应力；剪切屈服点。
五、润滑剂及其特性
凡能降低摩擦阻力、且人为加入摩擦副的介质都称为润滑剂。
1．润滑剂的基本类型
液体润滑剂：矿物油、有机油、矿物油、合成油等 润滑脂：皂基脂、无机脂、烃基脂和有机脂 固体润滑剂：软金属，如Pb、Au、Ag、Sn、In等；无机化合物
２．润滑油
粘度 表征流体流动的阻力，在流体动力和静力润滑状态，粘度与油膜厚度、摩擦阻力直接相关。
强度准则
一、静强度
在静应力下工作的零件，其可能的失效形式是塑性变形或断裂。材料种类不同，所取极限应力也不同。
塑性材料
单向应力状态下：
，
复合应力状态下：
按第三或第四强度理论计算当量应力。
脆性材料
单向应力状态下：
，
复合应力状态下： 按第一强度理论计算当量应力。
对于塑性材料和组织不均匀的材料（如灰铸铁），在计算静强度时，可不考虑应力集中的影响。 对于组织均匀的低塑性材料（如淬火钢），在计算静强度时，应考虑应力集中的影响。
工作能力——机械零件具有足够的抵抗失效的能力
计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则
因为失效类型不同，所以机械零件的工作能力类型也不同，故机械零件的计算准则也不同
载荷和应力
１、载荷
动载荷：由于运动中产生的惯性力和冲击等引起的载荷
静载荷
变载荷
按是否随时间变化，载荷
机械设计基础第9章机械零件设计概论
Fn -------作用在圆柱体上的载荷;
Fn
b
12 -----综合曲率半径; 1 2
E
2E1E2 E1 E2
-----综合弹性模量; E1、 E2 圆柱体的弹性模量。
分别为两
接触疲劳强度的判定条件为：
H[H] , 而 [H]SH H lim
9－4 机械零 件的耐磨性
运动副摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。磨损会逐渐改 变零件尺寸和摩擦表面形状。零件抗磨损的能力称为耐磨性。
2) 疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂;
不管脆性材料或塑性材料，
3) 疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。它的初期现象是在零件表面
或表层形成微裂纹，这种微裂纹随着应力循环次数的增加而逐渐扩展，直至余下的未断裂的截面积不足以承受外载荷时，就突然断裂。疲劳断裂 不同于一般静力断裂，它是损伤到一定程度后，即裂纹扩展到一定程度后，才发生的突然断裂。所以疲劳断裂是与应力循环次数(即使用期限或寿 命)有关的断裂。
零件的失效形式:
工作表面的过度磨损或损伤;
发生强烈的振动；联接的松弛;
摩擦传动的打滑等。
失效原因: 强度、刚度、耐磨性、振动稳定性、温度等 原因。对于各种不同的失效形式，也各有相应的工作能力判定条件
强度条件：计算应力<许用应力； 刚度条件：变形量<许用变形量； 防止失效的判定条件是：
计算量<许用量 ----工作能力计算准则。 机械零件设计的步骤：
3.其它非金属材料：皮革、木材、纸板、棉、丝等。 选材因素： 设计机械零件时，选择合适的材料是一项复杂的技术经济问题设计者应根据零件的用途、工作条件
和材料的物理、化学、机械和工艺性能以及经济因素等进行全面考虑。
第9章机械零件设计概论new
油
武汉科技学院专用
裂金纹属初的剥始扩落疲展出劳与现裂断小纹裂坑
由弹性力学可知，应力为：
Fn
H
11
Fn •
1 2
b
1 12
1
2 2
E1
E2
ρ1
σH
σH
b
令 : 12 E 2E1E2 代入化简得 :
ρ2
1 2
E1 E2
Fn
H
1
• FnE
2 (1 2 ) b
0.418
Fn E
b
ρ1 ρ2
如齿轮、凸轮、滚动轴承等机械零件，都是通过很 小的接触面积传递载荷的，因此他们的承载能力不 仅取决于整体强度，还取决于接触表面的接触强 度。。
武汉科技学院专用
§9－3 机械零件的接触强度
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的， 在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初 始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹 中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈 小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这 种现象称为疲劳点蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触 面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能 力，并引起振动和噪声 。 接触强度的失效形式常表现为：疲劳点蚀
却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热
处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零 件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
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二、静应力下的许用应力
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质
而后冷却下来，以调整和改善钢性能的一种热处理操作。回火可 武以汉科降技学院低专用脆性，消除或减少内应力。
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裂金纹属初的剥始扩落疲展出劳与现裂断小纹裂坑
由弹性力学可知，应力为：
Fn
H
11
Fn •
1 2
b
1 12
1
2 2
E1
E2
ρ1
σH
σH
b
令 : 12 E 2E1E2 代入化简得 :
ρ2
1 2
E1 E2
Fn
H
1
• FnE
2 (1 2 ) b
0.418
Fn E
b
ρ1 ρ2
如齿轮、凸轮、滚动轴承等机械零件，都是通过很 小的接触面积传递载荷的，因此他们的承载能力不 仅取决于整体强度，还取决于接触表面的接触强 度。。
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§9－3 机械零件的接触强度
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的， 在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初 始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹 中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈 小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这 种现象称为疲劳点蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触 面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能 力，并引起振动和噪声 。 接触强度的失效形式常表现为：疲劳点蚀
却的热处理方法。主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热
处理方法。可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零 件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
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二、静应力下的许用应力
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质
而后冷却下来，以调整和改善钢性能的一种热处理操作。回火可 武以汉科降技学院低专用脆性，消除或减少内应力。