机械强度及理论解析
材料力学强度理论
材料力学强度理论
材料力学强度理论是材料力学的一个重要分支，它研究材料在外力作用下的强
度和变形特性。
材料的强度是指材料抵抗破坏的能力，而变形特性则是指材料在外力作用下的形变行为。
强度理论的研究对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。
首先，强度理论可以帮助我们了解材料的破坏机制。
材料在外力作用下会发生
破坏，而不同的材料在受力时表现出不同的破坏模式，比如拉伸、压缩、剪切等。
强度理论可以通过实验和理论分析，揭示材料在受力时的破坏机制，为材料的设计和选用提供依据。
其次，强度理论可以指导材料的合理使用。
在工程实践中，我们需要根据材料
的强度特性来选择合适的材料，并确定合理的使用条件。
强度理论可以帮助我们评估材料在特定工况下的承载能力，从而保证材料的安全可靠使用。
此外，强度理论还可以为材料的改进和优化提供指导。
通过对材料强度特性的
研究，我们可以发现材料的强度局限性，并提出改进的方案。
比如，可以通过合金化、热处理等手段来提高材料的强度，或者通过结构设计来减小应力集中，提高材料的抗破坏能力。
综上所述，材料力学强度理论是材料科学中的重要内容，它不仅可以帮助我们
了解材料的破坏机制，指导材料的合理使用，还可以为材料的改进和优化提供指导。
在未来的研究和工程实践中，我们需要进一步深入研究强度理论，不断提高材料的强度和可靠性，为社会发展和科技进步做出贡献。
中职类机电专业《机械基础》教案
中职类机电专业《机械基础》教案第一章：机械概述1.1 课程目标让学生了解机械的基本概念、分类和应用。
让学生掌握机械的基本参数和性能指标。
1.2 教学内容机械的概念与分类机械的基本参数机械的性能指标1.3 教学方法讲授法：讲解机械的基本概念、分类和应用。
问答法：引导学生思考和探讨机械的基本参数和性能指标。
1.4 教学步骤1. 导入：介绍机械在生产和生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：讲解机械的概念、分类和应用。
3. 讨论：引导学生思考和探讨机械的基本参数和性能指标。
4. 练习：布置相关练习题，巩固所学知识。
1.5 教学评价课后作业：检查学生对机械基本概念、分类和性能指标的理解。
课堂问答：评估学生对机械基本参数和性能指标的掌握程度。
第二章：机械零件2.1 课程目标让学生了解机械零件的基本概念、分类和功能。
让学生掌握机械零件的选材和加工方法。
2.2 教学内容机械零件的概念与分类机械零件的功能机械零件的选材和加工方法2.3 教学方法讲授法：讲解机械零件的基本概念、分类和功能。
实践教学法：展示机械零件的实物，引导学生了解其选材和加工方法。
2.4 教学步骤1. 导入：介绍机械零件在机械中的重要性，激发学生的学习兴趣。
2. 讲解：讲解机械零件的基本概念、分类和功能。
3. 实物展示：展示机械零件的实物，引导学生了解其选材和加工方法。
4. 练习：布置相关练习题，巩固所学知识。
2.5 教学评价课后作业：检查学生对机械零件基本概念、分类和功能的understanding. 实践报告：评估学生对机械零件选材和加工方法的掌握程度。
第三章：机械传动3.1 课程目标让学生了解机械传动的基本概念、分类和原理。
让学生掌握机械传动的计算方法和应用。
3.2 教学内容机械传动的概念与分类机械传动的原理机械传动的计算方法与应用3.3 教学方法讲授法：讲解机械传动的基本概念、分类和原理。
实践教学法：演示机械传动的实验，引导学生掌握计算方法和应用。
复合材料点阵结构设计理论及机械强度
该项目共发表SCI论文68篇，出版复合材料点阵结构研究领域第一部专著，获授权国家发明专利7项。8篇代表性论文被Science等期刊SCI他引405次。该项目研究成果引起国际学术界的关注，美国工程院院士Atluri教授指出：该项目设计的复合材料点阵材料填补了Ashby材料选择图的空白。杨卫院士、方岱宁院士、程耿东院士，Wadley教授等对该项目的研究成果均给予了高度评价。
6
Low-velocity impact and residual tensile strength analysis to carbon fiber composite laminates/Materials and Design/王世勋,吴林志,马力
7
Energy absorption and low velocity impact response of polyrethane foam filled pyramidal lattice core sandwich panels/Composite Structures/张国旗,王兵,马力,吴林志,泮世东,杨金水
2
Experimental investigation of 3D sandwich structure with core reinforced by composite columns/Materials and Design/王兵,吴林志,金鑫,杜善义,孙雨果,马力
化妆品玻璃瓶罐解析
化妆品瓶玻璃原料
⒉ 辅料 （1）澄清剂
在高温时分解放出气体的物质，可促进玻璃中气泡的 排除。一般为硫酸盐，如：CaSO4, Na2SO4。用量1%以 下。 （2）助熔剂
硝酸盐，硫酸盐。用量1%以下。
化妆品瓶玻璃原料
⒊ 特殊用料 （1）无色玻璃 加入脱色剂。
① 化学脱色剂（氧化剂） 用澄清剂即可。
② 物理脱色剂 两色互补而失色。TiO2， FeO使玻璃呈绿色。Mn+3着
紫色，Se+2(硒)着浅玫瑰色，它们可与玻璃中浅绿色互补， CoO呈蓝色，可与绿色互补，增加玻璃的透明度。
玻璃的结构
晶体与玻璃
晶体结构中的原子、离子或分子的空间排列是规则有序的，不论从几个原子 间距的微观尺度，还是从长距离的宏观尺度来观察，晶体可以由构成它的最 小结构单元(晶胞)重复周期性排列得到。
玻璃的主要性质
玻璃的物理性质
一、密度 玻璃的密度主要涣定于构成玻璃的原子质量，也与原子的堆积及配伦数有关 。玻璃的密度是一个对组成变化较敏感鲍性质，只要在组成上有微小变化， 便能在密度上反映出来。因而密度是表征玻璃的一个重要物理量。 二、硬度 硬度是固体材料抵抗另一种固体深入其内部而不产生残余形变的能力。玻璃 的硬度主要决定于愿子半径、电荷大小及堆积密度。在硅酸盐玻璃中，石英 玻璃硬度最大。 三、机械强度 玻璃是一种脆性材料，它的机械强度一般用耐压、抗折、抗张、抗冲击强度 等表示。 玻璃的机械强度分为理论强度和实际强度。所谓理论强度是指玻璃在不存在 任何缺陷的理想情况下，能承受的最大负荷。 四、玻璃的黏度 黏度是表征流体内摩擦力或者表示阻碍液体流动性质的物理量！ 五、玻璃的热性质 1、线性热膨胀系数 2、玻璃的导热性与热冲击强度 六、玻璃的光学性质
4极直流电机的结构_理论说明以及概述
4极直流电机的结构理论说明以及概述1. 引言1.1 概述在现代工业中，电动机作为一种重要的动力设备，被广泛应用于各个领域。
而4极直流电机作为一种常见而有效的电动机类型，具有结构简单、启动转矩大以及调速范围广等优点，因此在许多场合下受到广泛关注和使用。
本文将对4极直流电机的结构、理论原理以及概述进行详细说明和分析。
首先，我们将介绍4极直流电机的整体结构，并详细讨论其外壳和定子结构以及转子结构。
随后，我们将解释磁场产生的机制，并探讨其与电流之间的关系。
接下来，我们将对4极直流电机的理论原理进行深入分析。
我们将解析其工作原理，并研究磁场变化与电流之间的相互关系。
此外，我们还会对转速稳定性进行分析，以了解该类型电机在不同负载情况下的性能表现。
最后，在本文的概述部分中，我们将探讨4极直流电机在实际应用领域中的具体应用情况，并评估其优势与劣势。
我们还将探讨该技术的发展趋势和前景，以展望其未来在工业领域的应用潜力。
通过对4极直流电机结构、理论说明和概述的研究，我们可以更全面地了解并认识这一类型的电机，并为其在实际应用中提供有价值的参考和指导。
因此，本文具有一定的理论与实践意义，并对相关领域的学者、工程师和研究人员具有一定参考价值。
2. 4极直流电机的结构2.1 外壳和定子结构4极直流电机是一种将电能转化为机械能的设备，其结构主要由外壳和定子组成。
外壳通常由金属材料制成，具有良好的散热性能和机械强度，以保护内部元件不受外界环境影响。
定子是电机的固定部分，也称为齿轮组。
它由绕组和铁芯组成。
绕组是多股导线经过特定的方式绕制而成，通过通入电流产生磁场。
2.2 转子结构转子是直流电机中的旋转部分，包括转子轴、绕组及磁极等。
转子轴通常使用高强度材料制成，以承受机械载荷并确保正常运行。
绕组则与定子绕组相连接，在通入电流后产生力矩使得转子旋转。
磁极是固定在转子上的磁体，根据应用需求可有多个磁极。
2.3 磁场产生机制在4极直流电机中，磁场产生是通过将直流电源连接到定子绕组上来实现的。
机械原理电子教案
机械原理电子教案第一章：机械原理概述1.1 教学目标了解机械原理的基本概念理解机械系统的工作原理掌握机械设计的基本原则1.2 教学内容机械原理的定义与作用机械系统的组成与分类机械设计的基本原则与方法1.3 教学方法采用多媒体演示，介绍机械原理的基本概念和实例通过案例分析，让学生理解机械系统的工作原理小组讨论，探讨机械设计的基本原则及其应用1.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械原理基本概念的理解案例分析报告，评估学生对机械系统工作原理的理解程度小组讨论报告，评估学生对机械设计原则的应用能力第二章：机构学基础2.1 教学目标掌握机构的基本概念与分类理解机构学的基本原理学会分析机构的工作过程2.2 教学内容机构的概念与分类机构学的基本原理机构的工作过程分析方法2.3 教学方法采用三维动画演示，介绍机构的基本概念和实例通过实际操作，让学生理解机构学的基本原理案例分析，培养学生分析机构工作过程的能力2.4 教学评估课堂问答，检查学生对机构基本概念的理解实际操作测试，评估学生对机构学原理的应用能力案例分析报告，评估学生对机构工作过程分析的能力第三章：力学基础3.1 教学目标掌握力学的基本概念与原理理解力学在机械原理中的应用学会运用力学原理分析机械系统的工作性能3.2 教学内容力学的基本概念与原理力学在机械原理中的应用机械系统工作性能的力学分析方法3.3 教学方法采用多媒体演示，介绍力学的基本概念和原理通过实验演示，让学生理解力学在机械原理中的应用案例分析，培养学生运用力学原理分析机械系统工作性能的能力3.4 教学评估课堂问答，检查学生对力学基本概念和原理的理解实验报告，评估学生对力学在机械原理中应用的能力案例分析报告，评估学生对机械系统工作性能力学分析的能力第四章：机械动力学4.1 教学目标掌握机械动力学的基本概念与原理理解机械动力学在机械原理中的应用学会运用机械动力学原理分析机械系统的工作性能4.2 教学内容机械动力学的基本概念与原理机械动力学在机械原理中的应用机械系统工作性能的机械动力学分析方法4.3 教学方法采用多媒体演示，介绍机械动力学的基本概念和原理通过实验演示，让学生理解机械动力学在机械原理中的应用案例分析，培养学生运用机械动力学原理分析机械系统工作性能的能力4.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械动力学基本概念和原理的理解实验报告，评估学生对机械动力学在机械原理中应用的能力案例分析报告，评估学生对机械系统工作性能机械动力学分析的能力第五章：机械设计方法5.1 教学目标掌握机械设计的基本原理与方法理解机械设计的过程与步骤学会运用机械设计方法解决实际问题5.2 教学内容机械设计的基本原理与方法机械设计的过程与步骤机械设计方法的实践应用5.3 教学方法采用多媒体演示，介绍机械设计的基本原理与方法通过实际案例，让学生理解机械设计的过程与步骤项目实践，培养学生运用机械设计方法解决实际问题的能力5.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械设计基本原理与方法的理解案例分析报告，评估学生对机械设计过程与步骤的应用能力项目实践报告，评估学生对机械设计方法解决实际问题的能力第六章：机械零件设计6.1 教学目标掌握机械零件设计的基本原则与方法了解机械零件的分类与功能学会运用设计原理分析机械零件的工作条件6.2 教学内容机械零件设计的基本原则与方法机械零件的分类与功能机械零件工作条件的分析与计算6.3 教学方法采用案例教学，介绍机械零件设计的基本原则与方法通过实物观察，让学生了解机械零件的分类与功能实践操作，培养学生分析机械零件工作条件的能力6.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械零件设计基本原则与方法的理解实物观察报告，评估学生对机械零件分类与功能的认知程度实践操作报告，评估学生对机械零件工作条件分析的能力第七章：机械强度计算7.1 教学目标掌握机械强度计算的基本原理与方法了解机械零件的受力分析与应力状态学会运用强度计算解决机械设计中的问题7.2 教学内容机械强度计算的基本原理与方法机械零件的受力分析与应力状态强度计算在机械设计中的应用7.3 教学方法采用理论教学，介绍机械强度计算的基本原理与方法通过动画演示，让学生了解机械零件的受力分析与应力状态案例分析，培养学生运用强度计算解决机械设计问题的能力7.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械强度计算基本原理与方法的理解动画演示报告，评估学生对机械零件受力分析与应力状态的认知程度案例分析报告，评估学生对强度计算在机械设计中应用的能力第八章：机械振动与控制8.1 教学目标掌握机械振动的基本概念与分析方法了解机械振动的危害与控制原理学会运用振动分析解决机械设计中的问题8.2 教学内容机械振动的基本概念与分析方法机械振动的危害与控制原理振动分析在机械设计中的应用8.3 教学方法采用理论教学，介绍机械振动的基本概念与分析方法通过实验演示，让学生了解机械振动的危害与控制原理案例分析，培养学生运用振动分析解决机械设计问题的能力8.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械振动基本概念与分析方法的理解实验演示报告，评估学生对机械振动危害与控制原理的认知程度案例分析报告，评估学生对振动分析在机械设计中应用的能力第九章：机械可靠性工程9.1 教学目标掌握机械可靠性工程的基本概念与方法了解机械可靠性的度量与改进措施学会运用可靠性工程解决机械设计中的问题9.2 教学内容机械可靠性工程的基本概念与方法机械可靠性的度量与改进措施可靠性工程在机械设计中的应用9.3 教学方法采用理论教学，介绍机械可靠性工程的基本概念与方法通过实例分析，让学生了解机械可靠性的度量与改进措施案例分析，培养学生运用可靠性工程解决机械设计问题的能力9.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械可靠性工程基本概念与方法的理解实例分析报告，评估学生对机械可靠性度量与改进措施的认知程度案例分析报告，评估学生对可靠性工程在机械设计中应用的能力第十章：机械创新设计10.1 教学目标掌握机械创新设计的基本原理与方法了解机械创新设计的流程与策略学会运用创新设计解决机械设计中的问题10.2 教学内容机械创新设计的基本原理与方法机械创新设计的流程与策略创新设计在机械设计中的应用10.3 教学方法采用案例教学，介绍机械创新设计的基本原理与方法通过项目实践，让学生了解机械创新设计的流程与策略创新设计竞赛，培养学生运用创新设计解决机械设计问题的能力10.4 教学评估课堂问答，检查学生对机械创新设计基本原理与方法的理解项目实践报告，评估学生对机械创新设计流程与策略的认知程度创新设计竞赛报告，评估学生对创新设计在机械设计中应用的能力重点和难点解析1. 机械原理概述难点解析：理解机械系统的工作原理，掌握机械设计的基本原则及其应用。
膜的机械强度测定实验报告
膜的机械强度测定实验报告本实验旨在通过测定膜的机械强度来评估其抗耐压性能，为膜材料的应用提供参考依据。
实验原理：膜的机械强度是指膜材料在外力作用下能够承受的最大应力。
常用的测定方法有拉伸测试、撕裂测试和压缩测试等。
本实验选择了拉伸测试方法来测定膜的机械强度。
实验步骤：1. 准备工作：将所需的膜材料切割成适当的测试样品尺寸，得到满足标准要求的试件。
2. 实验前处理：根据膜材料的特性，进行适当的处理，如干燥、清洗、消毒等。
3. 设置拉伸测试仪参数：根据膜材料的特性和要求，设置拉伸测试仪的拉伸速度、力传感器灵敏度等相关参数。
4. 将试件夹在拉伸测试仪上：用夹具将试件夹在拉伸测试仪上，保证不会滑动和变形。
5. 进行拉伸测试：启动拉伸测试仪，开始进行拉伸测试，同时记录力值和位移值。
6. 计算机械强度参数：通过测量的力值和位移值，计算膜的抗拉强度、断裂伸长率等机械强度参数。
实验结果及数据处理：根据实验测得的力值和位移值，计算得到膜的抗拉强度和断裂伸长率等机械强度参数。
将计算结果绘制成曲线，便于对膜的机械性能进行分析和比较。
实验讨论：膜的机械强度是影响其使用性能的重要指标之一。
通过本实验确定膜的机械强度参数，可以对膜材料的物理性能进行评估和比较，为膜材料的选择和应用提供参考依据。
同时，实验中可能会受到一些因素的干扰，如试件制备的误差、拉伸测试仪的精度等，需要注意这些因素对实验结果的影响。
实验总结：本实验通过测定膜的机械强度来评估其抗耐压性能。
实验结果可以用于膜材料的选择和应用。
在实验中，我们要注意试件制备的准确性和拉伸测试仪的精度，以保证实验结果的准确性和可靠性。
同时，我们还可以通过进一步的实验研究，探究膜材料的机械性能与其结构、成分等之间的关系，为膜材料的开发和改进提供理论基础。
peo聚合物电解质_xps_碳谱_理论说明
peo聚合物电解质xps 碳谱理论说明1. 引言1.1 概述在当今能源存储与转化领域，聚合物电解质材料作为一种重要的能源存储材料受到了广泛关注。
它具有优异的离子导电性、机械性能和稳定性，使其成为高性能电化学设备中不可或缺的组成部分。
同时，表征和分析聚合物电解质材料结构和性质的方法也变得十分必要。
在这方面，X射线光电子能谱（X-ray Photoelectron Spectroscopy, XPS）碳谱技术以其非破坏性、高灵敏度以及表面化学信息提供能力而备受青睐。
它可以用于研究材料的元素组成、化学键状态以及界面反应等方面的信息。
因此，本文将探讨PEO聚合物电解质与XPS碳谱之间的关系，并介绍PEO聚合物电解质和XPS碳谱各自的基本理论知识和应用案例。
通过对PEO聚合物电解质在XPS碳谱分析中的变化规律研究以及相关性讨论，我们可以深入了解PEO聚合物电解质材料的结构、性质和表面特征，为其在能源存储与转化领域的应用提供参考。
1.2 文章结构本文分为5个部分。
首先是引言部分，对研究背景和目的进行概述，并介绍文章整体结构。
接下来是PEO聚合物电解质的介绍，包括物性介绍、应用领域和优缺点分析。
然后是XPS碳谱理论说明部分，包括XPS原理介绍、碳谱分析方法论述以及XPS碳谱在材料表征中的应用案例分析。
第四部分将重点研究PEO聚合物电解质与XPS碳谱的关系，包括聚合物电解质在XPS碳谱分析中的变化规律研究、PEO聚合物与XPS碳谱相关性讨论以及未来研究方向展望。
最后，在第五部分中给出本文的结论。
1.3 目的本文旨在系统地介绍PEO聚合物电解质和XPS碳谱两个方面的基本理论知识，并着重探讨它们之间的关系。
通过对PEO聚合物电解质在XPS碳谱分析中的变化规律研究和PEO聚合物与XPS碳谱相关性的讨论，我们可以更好地理解PEO 聚合物电解质材料的结构特征及其与XPS碳谱之间的联系。
通过本文的研究，我们希望为进一步开展PEO聚合物电解质的表征和应用提供理论基础和研究思路。
多壁碳纳米管表面基团_理论说明
多壁碳纳米管表面基团理论说明1. 引言1.1 概述多壁碳纳米管（Multi-Walled Carbon Nanotubes，简称MWCNTs）是一种具有特殊结构和优异性能的纳米材料。
它们由许多同心圆形套筒状的碳纳米管层级组成，其外径和内径可以在纳米尺度范围内调控。
MWCNTs因其高比表面积、优良导电性、机械强度和化学稳定性等特点，在各个领域引起了广泛的关注和研究。
1.2 文章结构本文主要围绕多壁碳纳米管表面基团展开详细讨论。
首先介绍了多壁碳纳米管及其相关概念，进而对表面基团及其意义进行阐述。
接下来，对多壁碳纳米管表面基团的分类与特性进行了系统总结。
然后，对多壁碳纳米管表面基团的制备方法进行了综述，包括化学修饰方法、物理修饰方法和生物修饰方法。
最后，对多壁碳纳米管表面基团在催化剂载体应用、电化学传感器应用和药物传递系统应用等方面的研究进展进行了综合评述。
通过对这些内容的分析和总结，旨在揭示多壁碳纳米管表面基团的重要性以及其在各个应用领域的潜力。
1.3 目的本文旨在从理论角度对多壁碳纳米管表面基团进行深入解析，并综述其制备方法以及在不同应用领域的研究进展。
通过对相关文献的综合分析和整理，为读者提供一个全面了解多壁碳纳米管表面基团特点和应用价值的参考资料。
同时，本文也可为后续研究提供一定的指导，促进学术界对于多壁碳纳米管表面基团领域的深入探索与发展。
2. 多壁碳纳米管表面基团的定义和特性2.1 多壁碳纳米管的基本介绍多壁碳纳米管是由多层同心圆筒结构组成的纳米材料，每个同心圆筒都是一个独立的单壁碳纳米管。
它们具有较大的比表面积、优异的机械性能和独特的电学特性，在多个领域具有广泛应用潜力。
2.2 表面基团的概念及其意义表面基团指附着在材料表面上的化学官能团或小分子，可以通过与周围环境相互作用来调控材料的性质和功能。
对于多壁碳纳米管而言，表面基团可以改变其电荷状态、增强其稳定性、调节其溶解度以及改善其与其他物质之间的相互作用等。
强度3弹性应力应变分析(2008)
σ oc = σ xx + σ yy + σ zz 3
八面体剪应力
τ oc
τ oc
1 2 2 2 = (σ1 − σ 2 ) + (σ 2 − σ 3 ) + (σ 3 − σ1 ) 3
2 2 τν = σ1l 2 + σ2m2 + σ3n2 − σ1l 2 + σ2m2 + σ3n 2
[
(
2 2
)]
1 2
14
3. 主剪应力、主剪应力平面 主剪应力、
目的： 目的： 找与主平面之间的角度关系， 找与主平面之间的角度关系，即在主平 面坐标系下，寻找l 面坐标系下，寻找l、m、n，使切应力 有最大值。 有最大值。
l σ −σ +m σ −σ +σ τν = 2 2 2 −[(σ1 −σ3 )l +(σ2 −σ3 )m +σ3]
2 2 1 2 3 2 2 2 2 3 2 3
15
(
n =1−l − m
2 2
2
1 2
)
(
)
3. 主剪应力、主剪应力平面 主剪应力、
相对l 相对l和m求导数，并令导数等于零，就可 求导数，并令导数等于零， 以求得切应力为最大和最小时的平面法线 的方向余弦l 的方向余弦l及m
单元体的体积应变
∆ V − ∆ V 0 (1 + ε xx )(1 + ε yy )(1 + ε zz ) − 1 ∆= = ∆V0 1
∆ = ε xx + ε yy + ε zz = ε1 + ε 2 + ε 3 = J 1
4-玻璃的力学性能及热学性能解析
College of Chemistry & Materials Science
机械强度用玻璃所能承受的最大应力表示。 1 理论强度与实际强度（掌握） 理论强度：从不同理论角度来分析玻璃所能 承受的最大应力。
奥鲁凡（Orowan)假设
th xE
弹性模量
理论强度
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的力学性能及热学性能”
College of Chemistry & Materials Science
th 10
原因
10
1.5 10 Pa
10
玻璃的脆性、玻璃表面微裂纹、玻璃内 部不均匀区及缺陷造成应力集中。 表面微裂纹急剧扩展。
据测定1mm2玻璃表面上约有300个微裂纹，深约5 微米，宽0.01～0.02微米，光学显微镜分不出来。
l2 l1 l t 2 t1 t l1 l1
（1/℃）
通常用室温～300℃（或400℃）的平均线膨 胀系数表示玻璃的热膨胀系数。
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的力学性能及热学性能”
College of Chemistry & Materials Science
2 热膨胀系数与成分的关系 能增强网络结构，则α↓;使网络断裂者，则α↑ R2O与RO主要是断网作用，积聚作用是次要的， 当引入时，一般使α↑，同一主族的阳离子随原子半 径增大，则α↓ 高价阳离子(Zr4+、La3+)积聚作用是主要的，则α↓ 网络形成体， α↓，对于网络中间体，在游离氧足 够的条件下也能α↓
《无机非金属材料》-玻璃工艺学“玻璃的力学性能及热学性能”
College of Chemistry & Materials Science
GB4706.1家用电器通用安全标准解析
三、家用电器通用安全标准GB4706.1解析：基本概念
基本概念：基本绝缘和附加绝缘
基本绝缘 (第一层绝缘)
附加绝缘 (第二层绝缘)
基本概念：加强绝缘
加强绝缘
高压端
低压端
基本概念：安全特低电压
三、家用电器通用安全标准GB4706.1解析：基本要求
产品的设计和结构必须能够保证： • 在正常情况下它们能正常工作，而且对于人和周围环境不产生潜在或真实的
三、家用电器通用安全标准GB4706.1解析：产品标识 以下是合法的，可用的符号：
V ---------------------伏特 Hz ---------------------赫兹 F ---------------------法拉 g ----------------------克 Pa ---------------------帕斯卡 min -------------------分钟 ---或DC ----------------直流 2~ --------------------两相交流电 2N~ --------------------两相交流电（附中线） 3~ --------------------三相交流电 3N~ --------------------三相交流电（附中线） A ---------------------安培 W ---------------------瓦特 L ---------------------升 h -------------------- -小时 kg --------------------- 千克 s --------------------秒 ~或AC -----------------------交流电
22、产品结构分析；
stl材质特点及用途_理论说明
stl材质特点及用途理论说明1. 引言1.1 概述：STL材质，即三维打印（Stereolithography）材质，是一种常用于三维打印技术的材料。
它以其高度可塑、耐用和多功能的特性，在各个领域得到广泛应用。
本文将对STL材质的特点及其在不同领域中的用途进行深入探讨，并从理论层面进行说明和展望。
1.2 文章结构：本文分为五个部分来展开对STL材质特点及用途的论述。
首先，在引言部分概述了文章的主题，并介绍了本文的结构安排。
接下来，在第二部分中详细阐述了STL材质的定义、背景以及其物理性质和化学性质。
第三部分则聚焦于STL材质在工业领域、生活用品以及艺术设计中的具体应用情况。
紧接着，在第四部分对STL材质进行理论说明，包括其结构模型解析、印刷工艺解析，以及技术发展趋势的展望。
最后，在结论部分总结了STL材质的特点和用途，并对未来应用前景进行展望。
1.3 目的：本文旨在全面探究STL材质的特点及其广泛应用领域，通过对其物理性质、化学性质以及不同领域中的具体应用情况进行分析，加深读者对STL材质的了解。
同时，通过理论说明和展望部分，介绍STL材质的结构模型解析、印刷工艺解析以及技术发展趋势，让读者对该材料的未来发展有一个更清晰的认识。
本文旨在为科研人员、工程师和设计师等相关从业者提供参考，并促进STL材质在各个领域中更广泛地应用。
2. STL材质特点2.1 定义和背景STL（Stereolithography）是一种常见的3D打印技术，它使用光敏树脂逐层固化以创建复杂的物体。
STL材质在3D打印行业中得到广泛应用，其特点主要包括以下几个方面。
2.2 物理性质STL材质具有良好的物理性能，如耐磨、耐化学腐蚀、高强度等。
由于其分子结构紧密，STL制品通常具有出色的机械强度和刚性，可以用于制造各种要求较高的零件和工具。
此外，STL材质还具有较低的热传导性能，因此在热敏感领域也得到了广泛应用。
2.3 化学性质STL材质具有良好的化学稳定性，能够抵御许多化学物质的侵蚀。
玻璃的理论强度和实际强度
玻璃的理论强度和实际强度玻璃的机械强度一般用抗压强度、抗折强度、抗张强度和抗冲击强度等指标表示。
从机械性能的角度来看，玻璃之所以得到广泛应用，就是因为它的抗压强度高，硬度也高。
然而，由于它的抗张强度与抗折强度不高，并且脆性很大，使玻璃的应用受到一定的限制。
玻璃的理论强度按照 Orowan 假设计算等于 11.76GPa ，表面上无严重缺陷的玻璃纤维，其平均强度可达 686MPa 。
玻璃的抗张强度一般在 34.3 ～ 83.3MPa 之间，而抗压强度一般在 4.9 ～ 1.96GPa 之间。
但是，实际上用作窗玻璃和瓶罐玻璃的抗折强度只有 6.86MPa ，也就是比理论强度相差 2 ～ 3 个数量级。
玻璃的实际强度低的原因是由于玻璃的脆性和玻璃中存在有微裂纹和不均匀区所引起。
由于玻璃受到应力作用时不会产生流动，表面上的微裂纹便急剧扩展，并且应力集中，以致破裂。
为了提高玻璃的机械强度，可采用退火、钢化、表面处理与涂层、微晶化、与其他材料制成复合材料等方法。
这些方法都能大大提高玻璃的机械强度，有的可使玻璃抗折强度成倍增加，有的甚至增强几十倍以上。
影响玻璃机械强度的主要因素有：1 ．化学组成。
不同组成的玻璃其结构间的键强也不同，如桥氧离子与非桥氧离子的键强不同，碱金属离子与碱土金属离子的键强也不一样，从而影响玻璃的机械强度。
石英玻璃的强度最高，含有 R 2+ 离子的玻璃强度次之，强度最低的是含有大量 R + 离子的玻璃。
一般玻璃强度随化学组成的变化在 34.3 ～ 88.2MPa 间波动。
CaO 、 BaO 、 B 2 O 3 (15 ％以下 ) 、 A1 2 O 3 对强度影响较大， MgO 、 ZnO 、 Fe 2 0 3 等影响不大。
各种组成氧化物对玻璃抗张强度的提高作用的顺序是： CaO ＞ B 2 0 3 ＞ BaO ＞ A1 2 0 3 ＞ PbO ＞ K 2 0 ＞ Na 2 0 ＞ (MgO ， Fe 2 0 3 )各组成氧化物对玻璃的抗压强度的提高作用的顺序是：A1 2 0 3 ＞ (Si0 2 、 MgO 、 ZnO) ＞ B 2 0 3 ＞ Fe 2 0 3 ＞ (BaO 、 CaO 、 PbO)玻璃的抗张强度卯和抗压强度即可按加和性法则计算。
机械设计及理论
机械设计及理论（一级学科：机械工程）机械设计及理论是研究机械科学中具有共性的基础理论和设计方法的学科，原名为机械学学科。
本学科1982年获得硕士学位授予权，2000年获得博士学位授予权。
随着科学技术的不断发展，动态设计、优化设计、可靠性设计、有限元设计、智能设计、虚拟设计、计算机辅助设计、创新设计等现代化设计方法完善和发展了传统的设计理论与设计方法。
机械学科与仿生学、电子学、控制理论、信息学、生物学、材料科学等许多种学科相互交叉、渗透，形成了多种与机械学科密切相关的边缘学科。
与其它学科的相互交叉、渗透、融合，促进了机械设计及理论学科的新发展。
本学科的主要研究方向如下。
1．机构学与机器人机械学：平面机构及空间机构的分析与综合理论，机构组合理论，机构创新设计理论与方法，广义机构与仿生机构，空间并联机构，机器人机械学与仿真技术，数学机械化在机器人与机械设计中的应用。
2．机械传动与摩擦学：机械传动理论、设计方法，传动系统故障监控与诊断，机械传动仿真技术，摩擦、磨损和润滑机理，摩擦学理论与设计，摩擦学测试技术，流体润滑技术与应用，特殊轴承润滑。
3．机械系统运动学与动力学：机械系统的动力学模型与动态仿真，液压系统、机械振动分析与控制，模态分析与动态测试、减振降噪。
振动与冲击理论在车辆、航天器、飞行器中的应用。
4．运动生物力学：机构学、生物学、力学、医疗学交叉、渗透形成的边缘学科，涉及到人体结构、功能，人体的运动学、动力学、动态测试与分析、人机工程；主要研究冲击与振动环境下的人体安全与防护问题。
5．计算机图形图像学：计算机图形图象处理的基本理论，包括图形算法、图象处理、仿真显示、可视化，图形库。
图像技术在微观材料、复杂形体、运动形体的应用。
一、培养目标硕士研究生应热爱祖国，热爱人民，有道德、开拓进取，具有严谨的学风。
在本学科上掌握坚实的基础理论和系统的专门知识，具有从事科学研究工作和独立担负专门技术工作的能力。
恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈ２０２２ꎬ４４(１):１６２￣１６８ＤＯＩ:１０ １６５７９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１ ９６６９ ２０２２ ０１ ０２２∗２０２００９１６收到初稿ꎬ２０２０１０１１收到修改稿ꎮ国家自然科学基金项目(５１９７５３７９)ꎬ上海市自然科学基金项目(１９ＺＲ１４３５５００)资助ꎮ∗∗宋有硕ꎬ男ꎬ１９８７年生ꎬ江苏南通人ꎬ上海理工大学机械工程学院讲师ꎬ博士ꎬ研究方向为机械结构的设计与分析∗∗∗马㊀跃ꎬ男ꎬ１９９６年生ꎬ江苏溧阳人ꎬ上海理工大学机械工程学院硕士研究生ꎬ研究方向为机械结构的设计与分析ꎮ恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析∗ＣＯＮＴＡＣＴＳＴＲＥＳＳＡＮＤＣＡＧＥＳＴＲＥＮＧＴＨＡＮＡＬＹＳＩＳＯＦＣＯＮＳＴＡＮＴＶＥＬＯＣＩＴＹＪＯＩＮＴＦＯＲＯＦＦ￣ＲＯＡＤＶＥＨＩＣＬＥＵＮＤＥＲＢＡＤＷＯＲＫＩＮＧＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ宋有硕∗∗㊀马㊀跃∗∗∗(上海理工大学机械工程学院ꎬ上海２０００９３)ＳＯＮＧＹｏｕＳｈｕｏ㊀ＭＡＹｕｅ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｈａｎｇｈａｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０００９３ꎬＣｈｉｎａ)摘要㊀军用越野车球笼式等速万向节受到的载荷比传统汽车大ꎬ且工况恶劣ꎬ有可能发生接触磨损ꎬ以及大轴间角度下保持架的断裂ꎬ因此对恶劣工况下接触应力和保持架强度的研究非常重要ꎮ以某典型的军用越野车球笼等速万向节为对象ꎬ首先对钢球与内外滚道之间的接触应力进行理论解析和仿真ꎬ将仿真和解析结果进行对比ꎬ验证仿真模型的正确性ꎻ其次ꎬ根据万向节关键部位之间的载荷传递关系和物理实验ꎬ分析保持架断裂的原因和过程ꎻ最后ꎬ进行极限轴间角下静扭实验ꎬ并对保持架断面进行硬度测试ꎬ通过硬度￣强度转换关系得到沿厚度的强度分布ꎬ结果表明保持架在正常工况下强度满足要求ꎬ但是恶劣工况下有可能会破碎ꎮ可以为越野车用等速万向节设计及制造提供理论参考ꎮ关键词㊀万向节㊀保持架㊀接触分析㊀应力分析㊀强度中图分类号㊀Ｕ４６３㊀２１６＋.３Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀Ｔｈｅｌｏａｄｏｆｂａｌｌｃａｇｅｔｙｐｅｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｊｏｉｎｔｏｆｍｉｌｉｔａｒｙｏｆｆ￣ｒｏａｄｖｅｈｉｃｌｅｉｓｌａｒｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｖｅｈｉｃｌｅꎬａｎｄｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｓｂａｄꎬｗｈｉｃｈｍａｙｃａｕｓｅｃｏｎｔａｃｔｗｅａｒꎬａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃａｇｅｕｎｄｅｒｔｈｅａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｌａｒｇｅａｘｅｓ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅꎬｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃａｇｅｕｎｄｅｒｔｈｅｂａｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎ.Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬａｔｙｐｉｃａｌｍｉｌｉｔａｒｙｏｆｆ￣ｒｏａｄｖｅｈｉｃｌｅｂａｌｌｃａｇｅｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｊｏｉｎｔｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｏｂｊｅｃｔ.Ｆｉｒｓｔｌｙꎬｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｔｅｅｌｂａｌｌａｎｄｔｈｅｉｎｓｉｄｅａｎｄｏｕｔｓｉｄｅｒａｃｅｗａｙｉｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄ.Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｔｉｃａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ.Ｓｅｃｏｎｄｌｙꎬａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｌｏａｄｔｒａｎｓｆｅｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｓｏｆｔｈｅｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔａｎｄｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔꎬｔｈｅｒｅａｓｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃａｇｅｆｒａｃｔｕｒｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄ.Ｆｉｎａｌｌｙꎬｔｈｅｓｔａｔｉｃｔｏｒｓｉｏｎｔｅｓｔｕｎｄｅｒｔｈｅｕｌｔｉｍａｔｅａｘｉａｌａｎｇｌｅｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔꎬａｎｄｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｔｅｓｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｓｅｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｇｅ.Ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｃａｇｅｍｅｅｔｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｕｎｄｅｒｎｏｒｍａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬｂｕｔｍａｙｂｅｂｒｏｋｅｎｕｎｄｅｒｂａｄｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ.Ｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｊｏｉｎｔｆｏｒｏｆｆ￣ｒｏａｄｖｅｈｉｃｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ＵｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔꎻＣａｇｅꎻＣｏｎｔａｃｔａｎａｌｙｓｉｓꎻＳｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓꎻＳｔｒｅｎｇｔｈＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ:ＳＯＮＧＹｏｕＳｈｕｏꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｗｓｓｙｓ２００６＠１６３.ｃｏｍＴｈｅｐｒｏｊｅｃｔｓｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ(Ｎｏ.５１９７５３７９)ꎬａｎｄｔｈｅＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＳｈａｎｇｈａｉ(Ｎｏ.１９ＺＲ１４３５５００).Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔｒｅｃｅｉｖｅｄ２０２００９１６ꎬｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ２０２０１０１１.㊀㊀前言等速万向节是车辆传动系统中的重要组成部分ꎮ现今对普通乘用车等速万向节的设计研究已经比较成熟ꎬ但是对于特种越野车万向节的设计及制造仍然高度依赖国外技术ꎬ需要参考德国ＧＫＮ和日本ＮＴＮ等国外企业提供的设计图纸和工艺规范ꎮ军用越野车球笼等速万向节受到的载荷比传统汽车大ꎬ工况恶劣ꎬ有㊀第４４卷第１期宋有硕等:恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析１６３㊀㊀可能发生接触磨损及大轴间角度下保持架的断裂ꎬ因此对恶劣工况下接触应力和保持架强度研究非常重要ꎮ但是现今对特种车辆球笼万向节的研究仍缺乏系统性ꎬ大部分研究集中于普通乘用车用万向节ꎬ但是对于普通乘用车而言ꎬ行驶工况并不恶劣ꎬ不太可能发生万向节接触应力过大或保持架的破裂现象ꎮ现今对恶劣工况下军用特种车万向节接触应力和保持架强度的研究较少ꎬ对于万向节接触应力和保持架在大轴间角㊁大扭矩工况下的仿真模型有待进一步修正ꎮ卢曦等对万向节的装配以及球面间的配合进行了分析[１]ꎮ侯文亮等对保持架进行了仿真研究ꎬ分析了保持架强度分布规律[２]ꎮ陈静等对万向节内部的接触应力进行了分析ꎬ表明内滚道比外滚道更容易受损[３￣４]ꎮ缪莹赟等对钢球传递运动中产生的摩擦力进行了研究ꎬ求解了各种复杂工况下的滚动轴承的力学特性[５]ꎮ李玉璇和王立新通过Ｈｅｒｔｚ接触理论计算得出万向节沟道的接触应力[６]ꎮＲｙｕＩ等研究了万向节的准静态断裂过程ꎬ并分析了各个部件之间的相互作用力[７]１９９￣２０５ꎮ石宝枢等研究了汽车球笼式等速万向节的结构主参数的合理范围[８]ꎮＨａｎＪＮ和ＨｅｉｎＣ等研究涉及了数值模拟中的网格划分技术及塑性变形的应力求解[９￣１０]ꎮ在接触应力方面ꎬ除了Ｈｅｒｔｚ接触理论ꎬ很多学者还提出了非线性弹簧阻尼接触应力模型ꎬ论述了如何确定阻尼系数[１１￣１２]ꎮ本文以某典型的军用越野车球笼等速万向节为对象ꎬ首先对钢球与内外滚道之间的接触应力进行理论解析和仿真ꎬ将仿真和理论解析结果进行对比ꎬ验证仿真模型的正确性ꎻ其次ꎬ根据万向节关键部位之间的载荷传递关系和物理实验ꎬ分析保持架断裂的原因和过程ꎻ最后ꎬ进行极限轴间角下静扭实验ꎬ并对保持架断面进行硬度测试ꎬ通过硬度￣强度转换关系得到沿厚度的强度分布ꎬ为越野车用球笼等速万向节的设计提供理论参考ꎮ１㊀万向节结构以某军用越野车用ＲＦ１２５型球笼等速万向节为对象ꎬ万向节的结构如图１所示ꎬ由钟形壳１㊁钢球２㊁保持架３和星形套４组成ꎮ钟形壳(又称外套)和星形套(又称内套)各有六个凹槽和六个球面ꎬ凹槽和球面把钢球固定住使得钟形壳和星形套同步旋转ꎮ保持架上的穿孔部分是保持架窗口(３ａ)ꎬ其固定钢球并将钢球限制在中心内ꎬ笼柱(３ｂ)位于笼窗之间ꎬ它们的球面与钟形壳和星形套相互作用ꎮ图１㊀球笼式等速万向节结构示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｂａｌｌ￣ｃａｇｅｔｙｐｅＣＶｊｏｉｎｔ万向节各个零件的材料及机械特性如表１所示ꎮ表１㊀各零部件的材料及特性Ｔａｂ.１㊀Ｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐａｒｔｓ零件Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ材料名称Ｍａｔｅｒｉａｌ弹性模量Ｙｏｕｎｇ ｓｍｏｄｕｌｕｓ/ＧＰａ密度Ｄｅｎｓｉｔｙ/(ｋｇ/ｍ３)泊松比Ｐｏｉｓｓｏｎ ｓｒａｔｉｏ钟形壳Ｏｕｔｅｒｒａｃｅ５５＃钢５５＃ｓｔｅｅｌ２０１７８５００ ３星形套Ｉｎｎｅｒｒａｃｅ２０ＣｒＭｎＴｉ２０６７８５００ ２９钢球ＢａｌｌＧＣｒ１５２０６７８５００ ２９保持架Ｃａｇｅ２０ＣｒＭｎＴｉ２０６７８５００ ２９２㊀接触应力解析模型钢球与内㊁外套椭圆式沟道为点接触ꎬ传递扭矩时６个钢球同时承载ꎬ作用在钢球与沟道接触点的法向压力为Ｑ＝ＭＺＲＰｓｉｎβ(１)式中ꎬＭ为传递力矩ꎻＲＰ为钢球分布圆半径ꎻβ为接触压力角ꎻＺ为钢球数ꎮ假设钢球与沟道接触表面处于弹性应力状态ꎬ而且接触区域的尺寸比沟道接触点曲率半径小的多ꎬ引用赫兹理论来计算沟道表面接触应力ꎮ钢球与内外滚道几何模型如图２所示ꎮ接触点到内沟道沟底沿Ｘ方向的距离ｈ＝２ｆｓｉｎ２β１＋２ｆｃｏｓβｄ２(２)㊀㊀内沟道￣钢球接触当量主曲率半径Ｒｘ＝ｄ(Ｒ＋ｈ)２(Ｒ＋ｈ)＋ｄꎬＲｙ＝ｆ２ｆ－１ｄ(３)式中ꎬｆ为滚道瞬时曲率系数ꎬ其值为０ ５２５ꎮ则钢球与内外套滚道的最大接触应力Ｐｍａｘ为Ｐｍａｘ＝３２ＱＥᶄ２３６πε２ＫðＲ２æèçöø÷１/３(４)式中㊀１６４㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀图２㊀圆弧滚道几何模型Ｆｉｇ.２㊀ＡｒｃｒａｃｅｗａｙｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌＥᶄ＝２１－ν２ａＥａ＋１－ν２ｂＥｂ为当量弹性模量ꎻε＝１ ００３＋０ ５９６８Ｒｙ/Ｒｘ为第二类椭圆积分ꎻＫ＝１ ０３３９Ｒｙ/Ｒｘ()０ ６３６０为接触椭圆参数ꎻðＲ＝Ｒｘ＋Ｒｙ为主曲率半径ꎻνａ㊁νｂ分别为两接触体的泊松比ꎮ此型号万向节的相关参数如下:钢球直径ｄ＝２３ ８１３ｍｍꎬ接触角β＝４５ʎꎬ内外沟道接触点沟曲率系数ｆｉ＝ｆｅ＝０ ５２５ꎬ节圆半径ＲＰ＝３９ ６ｍｍꎬ内外沟道底径分别为Ｒｉ＝２７ ６４４ｍｍꎬＲｅ＝５１ ５５７ｍｍꎬ最大传递扭矩为Ｍｍａｘ＝５７８２Ｎｍꎬ材料参数Ｅ＝２ ０６ˑ１０１１Ｎ/ｍ２ꎬ泊松比μ＝０ ３ꎮ将上述参数带入上述理论解析公式可得接触应力的解析解ꎬ求得零轴间角下钢球与万向节外沟道的接触应力为４４６５ＭＰａꎬ与内沟道的接触应力为４３８６ＭＰａꎮ３㊀仿真模型３ １㊀仿真模型的建立图３所示为仿真模型的边界和载荷条件ꎬ在钟形壳上施加固定约束ꎮ将驱动扭矩施加在星形套花键上ꎬ同时约束花键除切向以外的转动ꎮ保持架和钢球不施加任何约束ꎬ由各个零件之间的接触关系自动达到平衡ꎮ根据万向节各个部件之间的运动关系ꎬ选择接触方式为面面接触ꎮ取接触面为带摩擦接触ꎬ在二硫化钼润滑条件下设置摩擦因数为０１ꎮ图３㊀边界和载荷条件Ｆｉｇ.３㊀Ｂｏｕｎｄａｒｙａｎｄｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ为了使接触区域网格足够细ꎬ计算结果更加准确ꎬ先运用整体网格划分ꎬ尺寸为３ｍｍꎬ然后用局部网格细化的方法对接触体进行网格细化ꎬ网格划分采用六面体单元ꎬ并尽量使单元规则细化ꎮ根据赫兹接触应力ꎬ在接触点中心会产生接触椭圆ꎬ因此在内外套与钢球接触处切割出圆弧形状ꎬ设置其网格尺寸为０ １ｍｍꎮ由于整体的计算量会非常大ꎬ因此取六分之一模型研究ꎬ扭矩相应取六分之一ꎮ图４所示为沟道￣钢球接触处的网格细化模型ꎮ图４㊀沟道￣钢球接触部位网格细化Ｆｉｇ.４㊀Ｔｈｅｍｅｓｈｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｒｏｏｖｅ￣ｂａｌｌｃｏｎｔａｃｔ３ ２㊀仿真模型结果与验证加载２５００Ｎｍ和５７８２Ｎｍ扭矩后钢球与钟形壳最大接触主应力的运算结果如图５所示ꎮ从图５中可以看出钟形壳接触带呈椭圆分布ꎬ随着扭矩的提高ꎬ接触部位的最大主应力也随着变大ꎬ最大值约为４１２５ＭＰａꎮ图５㊀钢球与钟形壳最大接触主应力的剖面视图Ｆｉｇ.５㊀Ｍａｘｉｍｕｍｃｏｎｔａｃｔｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｂａｌｌａｎｄｏｕｔｅｒｒａｃｅ当承受转矩为５７８２Ｎｍ时ꎬ零度轴间角下ꎬ钢球㊀第４４卷第１期宋有硕等:恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析１６５㊀㊀与星形套㊁钟形壳的整体接触应力如图６所示ꎮ万向节内钢球与星形套滚道最大接触应力约为４６５８ＭＰａꎬ这一数值明显大于钟形壳滚道的应力ꎬ因此ꎬ在实际工作过程中ꎬ更容易磨损的是星形套内滚道ꎮ这与球笼式万向节在实际工作过程中ꎬ内滚道更容易产生坑洼㊁点蚀等现象一致ꎮ图６㊀零度轴间角下钢球与星形套㊁钟形壳的整体接触应力Ｆｉｇ.６㊀Ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｎｅｂｕｌｏｇｒａｍｏｆｓｔｅｅｌｂａｌｌꎬｓｔａｒｓｌｅｅｖｅａｎｄｂｅｌｌｓｈｅｌｌｕｎｄｅｒｚｅｒｏｉｎｔｅｒａｘｉａｌａｎｇｌｅ零度轴间角下接触应力的仿真值和理论解析值对比结果如表２所示ꎮ表２㊀接触应力理论值与仿真值对比Ｔａｂ.２㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖａｌｕｅｓｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ沟道Ｃｈａｎｎｅｌ理论值Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｖａｌｕｅ/ＭＰａ仿真值Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｖａｌｕｅ/ＭＰａ相对误差Ｒｅｌａｔｉｖｅｅｒｒｏｒ/％外沟道Ｏｕｔｅｒｃｈａｎｎｅｌ４４６５４１２５８内沟道Ｉｎｎｅｒｃｈａｎｎｅｌ４３８６４６５８６通过表２发现ꎬ内㊁外沟道上的最大接触应力相对误差分别为６％与８％ꎬ此相对误差产生的原因可能是理论解析假设条件理想化以及仿真方法本身的误差性ꎬ此误差大小在合理误差范围内ꎬ可以证明本文所建立的仿真模型的准确性和可靠性ꎮ４㊀恶劣工况下保持架强度分析４ １㊀大轴间角及扭矩下保持架应力分布保持架在大轴间角时很容易损伤ꎬ为了分析保持架在大轴间角下的损伤方式和原因ꎬ利用上述建立的仿真模型ꎬ进行大轴间角及极限扭矩下保持架应力分布的求解(轴间角为４０ʎꎬ扭矩Ｍｍａｘ＝５７８２Ｎｍ)ꎬ求解结果如图７所示ꎮ图７显示了一个破损的保持架样品ꎮ图７㊀保持架等效应力分布与试验损伤样品Ｆｉｇ.７㊀Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅｔａｉｎｅｒａｎｄｔｅｓｔｄａｍａｇｅｄｓａｍｐｌｅｓ４ ２㊀万向节关键部位之间的相互作用力为了弄清保持架损伤的原因和过程ꎬ首先需要对万向节关键部位之间的相互作用力进行分析ꎬ进而求解出保持架的受力状态ꎮ钢球通过几个平行的路径传递扭矩ꎮ六个钢球在小轴间角下具有相似的传递载荷ꎬ但在大轴间角下的载荷分布有显著不同ꎮ因此需要分析最大轴间角度下各关键部位之间的相互作用力ꎬ以下将分析钢球与钟形壳ꎬ以及钢球与保持架窗口的相互作用力ꎮ４ ２ １㊀钢球与钟形壳的相互作用力万向节大部分驱动扭矩通过钢球传递ꎮ每个钢球从星形套接收驱动扭矩并将其传递到钟形壳ꎮ将轴间角固定在４０ʎꎬ轴逆时针旋转一圈ꎬ驱动扭矩保持在５７８２Ｎｍ不变ꎬ图８所示为万向节的等效应力ꎮ建立圆柱坐标系(见图８)ꎬ定义该坐标系中的θ逆时针方向为正ꎬ钢球与钟形壳端面最远距离处为基准零点(图８中的２ａ处)ꎮ在θ＝３０ʎ位置时星形套的压痕最明显ꎬ在θ＝２６０ʎ位置时钟形壳的压痕最大ꎬ而在其他角度处的应力值相对较小ꎮ由此可知ꎬ万向节在大轴间角下(４０ʎ)ꎬ钢球和星形套㊁钟形壳不同位置的接触应力值具有显著的波动性ꎬ在θ＝３０ʎ处星形套的应力值最大ꎬθ＝２６０ʎ处钟形壳的应力最大ꎮ图８㊀万向节在４０ʎ轴间角下的等效应力Ｆｉｇ.８㊀Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｏｆｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔａｔ４０ｄｅｇｒｅｅＡｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎａｘｅｓ图９所示为钟形壳滚道与钢球之间相互作用的等效应力ꎮ其中ꎬ切向载荷Ｆθ是传递驱动力矩的驱动载荷ꎬ轴向载荷Ｆｚ是平行于驱动轴的反作用载荷ꎬ径向载荷Ｆｒ是沿径向的反作用载荷ꎮ从图９中可以更加㊀１６６㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀清晰的看出ꎬ钟形壳滚道上的应力峰值分别在θ＝３０ʎ和θ＝２６０ʎ处ꎬ但是在θ＝１２０ʎ和θ＝１８０ʎ之间几乎不受力ꎮ４ ２ ２㊀保持架窗口与钢球的相互作用力图１０所示为保持架窗口与钢球之间相互作用的等效应力ꎬ保持架应力在θ＝１２０ʎ处达到最大值ꎬ并且只有在θ＝７０ʎ和θ＝１９０ʎ之间才有明显的应力值ꎬ该范围大致与图９所示钢球在钟形壳滚道上空载区域一致ꎮ由此可知ꎬ保持架受到载荷的根本原因在于钢球传递载荷的不平衡ꎮ图９㊀钟形壳滚道与钢球之间相互作用的等效应力Ｆｉｇ.９㊀Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｏｕｔｅｒｒａｃｅｒａｃｅｗａｙａｎｄｓｔｅｅｌｂａｌｌ４ ３㊀大轴间角下保持架的凸出图１１所示为最大轴间角下万向节各个部件的位置与旋转半径ꎮ在θ＝１８０ʎ附近ꎬ星形套与保持架向钟形壳外端面凸出ꎬ此时保持架窗口受到来自钢球㊁星形套和钟形壳共同作用下的剪切荷载ꎬ这种凸出间隙是造成保持架断裂的重要原因ꎮ根据几何关系可得保持架的凸出间隙计算公式如下[７]１９９￣２０５ｇ＝Ｒｏｒ＋Ｒｉｒ()ｓｉｎａｒｃｔａｎｃｏｓθｔａｎα()－βｏｒ＋βｉｒ２éëêêùûúú(５)式中ꎬｇ是间隙ꎬＲｏｒ是星形套外球面的半径ꎬＲｉｒ是钟形壳内球面的半径ꎬβｏｒ是钟形壳中心到端面的角度ꎬβｉｒ是星形套中心到端面的角度ꎬα为轴间角ꎮ根据计算得到ꎬ保持架的凸出间隙从θ＝１５０ʎ到θ＝２１０ʎ位置处变为正(如果为负ꎬ表示没凸出间隙)ꎬ图１０㊀保持架窗口与钢球之间相互作用的等效应力Ｆｉｇ.１０㊀Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃａｇｅｗｉｎｄｏｗａｎｄｔｈｅｂａｌｌ图１１㊀星形套与保持架向钟形壳外端面的凸出间隙Ｆｉｇ.１１㊀Ｐｒｏｔｒｕｄｉｎｇｃｌｅａｒａｎｃｅｏｆｉｎｎｅｒｒａｃｅａｎｄｃａｇｅｔｏｗａｒｄｔｈｅｏｕｔｅｒｅｎｄｏｆｏｕｔｅｒｒａｃｅ㊀㊀这与图１０所示的保持架应力仿真结果吻合ꎬ即保持架应力在θ＝１２０ʎ时达到峰值ꎬ然后从θ＝１５０ʎ至θ＝１８０ʎ附近急剧降低到接近０ꎬ整个圆周承受载荷极不均匀ꎮ因此ꎬ在大轴间角下保持架的凸出间隙过大时ꎬ万向节保持架在恶劣工况下有可能因受力不均而断裂ꎮ因此ꎬ在设计阶段降低保持架的凸出间隙对于提高万向节的强度具有重要意义ꎬ然而过分限制保持架的凸出间隙又会导致万向节的轴间角范围受限ꎬ需要根据实际情况综合考虑合理的取值ꎮ５㊀极限轴间角下静扭实验进行极限轴间角下静扭实验ꎬ实验中保持轴间角在４０ʎ不变ꎬ固定钟形壳ꎬ然后在驱动轴上施加逐渐变大的扭矩直到万向节破坏ꎬ试验结果如表３所示ꎮ㊀第４４卷第１期宋有硕等:恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析１６７㊀㊀表３㊀极限轴间角下静扭实验结果Ｔａｂ.３㊀Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｔａｔｉｃｔｏｒｓｉｏｎｕｎｄｅｒｌｉｍｉｔｉｎｇａｘｉｓａｎｇｌｅ编号Ｎｏ.损伤形式Ｄａｍａｇｅｆｏｒｍ断裂扭矩Ｂｒｅａｋａｗａｙｔｏｒｑｕｅ/(Ｎｍ)１保持架断裂Ｃａｇｅｆｒａｃｔｕｒｅ７２１０２保持架断裂㊁内外沟道磨损Ｔｈｅｃａｇｅｉｓｂｒｏｋｅｎａｎｄｔｈｅｉｎｎｅｒａｎｄｏｕｔｅｒｃｈａｎｎｅｌｓａｒｅｗｏｒｎ７８８５３保持架断裂Ｃａｇｅｆｒａｃｔｕｒｅ７６４２根据实验结果ꎬ在４０ʎ轴间角下ꎬ当扭矩达到７０００Ｎｍ以上时ꎬ保持架有可能断裂或内外沟道出现磨损ꎬ明显高于此款万向节的设计极限扭矩５７８２Ｎｍꎬ由此可知ꎬ此款军用越野车等速万向节在设计上完全满足所规定极限工况的技术要求ꎮ６㊀保持架硬度试验为了定量获得保持架从表面沿深度方向的强度分布规律ꎬ通过显微硬度试验获得保持架危险部位沿厚度方向的硬度分布ꎬ进而通过硬度￣强度转换关系获得保持架沿厚度的强度分布ꎮ因保持架碎块断裂面不平整无法直接测量ꎬ首先需要利用金相砂轮磨削ꎬ金相镶嵌机进行热固性塑料压制ꎬ成形后经砂纸打磨成标准的水平面ꎮ保持架碎片厚度约为７ｍｍꎬ沿着厚度方向取点ꎬ共进行４次测量后取其平均值ꎬ绘制出保持架从表面沿厚度的硬度分布ꎬ如图１２所示ꎮ保持架表面硬度平均值为７２２ＨＶꎬ显微硬度随着距表面距离的增加先减小后增大ꎬ芯部硬度平均值为３０７ＨＶꎮ图１２㊀保持架硬度分布Ｆｉｇ.１２㊀Ｈａｒｄｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｇｅ根据国标ＧＢ/Ｔ１１７２￣１９９９黑色金属硬度及强度换算表ꎬ计算出距表面不同深度处的强度分布规律ꎬ表４为维氏硬度与铬锰钢抗拉强度转换关系ꎮ图１３为绘制出的强度分布图ꎬ保持架芯部材料的强度约为１０４３ＭＰａꎬ边缘部位强度约为２６４８ＭＰａꎮ在极限工况下保持架整体等效应力曲线在其强度分布曲线下方ꎬ这表明在极限工况下ꎬ此款越野车等速万向节保持架的强度仍具有较大富裕量ꎮ表４㊀铬锰钢强度与硬度换算表[１３]３７０￣３７９Ｔａｂ.４㊀Ｃｈｒｏｍｉｕｍ￣ｍａｎｇａｎｅｓｅｓｔｅｅｌｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｈａｒｄｎｅｓｓｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｔａｂｌｅ[１３]３７０￣３７９维氏硬度Ｖｉｃｋｅｒｓｈａｒｄｎｅｓｓ/ＨＶ抗拉强度Ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ/ＭＰａ维氏硬度Ｖｉｃｋｅｒｓｈａｒｄｎｅｓｓ/ＨＶ抗拉强度Ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ/ＭＰａ３００１００８５０１１７１２３５２１１７７５５１１９０３４０５１３６２５９９２０８６４５６１５４７６５３２３４１但是ꎬ由于军用越野车工况复杂且恶劣ꎬ在实际行驶过程中ꎬ有可能产生瞬时不可预见的冲击载荷ꎬ造成万向节的接触磨损与保持架断裂的几率远高于普通车用万向节ꎮ图１３㊀保持架沿厚度的强度分布图Ｆｉｇ.１３㊀Ｓｔｒｅｎｇｔｈｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎａｌｏｎｇｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｃａｇｅ７㊀结论本文以某典型的军用越野车球笼等速万向节为对象ꎬ对钢球与内外滚道之间的接触应力进行理论解析和仿真ꎬ并分析了保持架断裂的原因和过程ꎬ得出以下结论:１)大轴间角下(４０ʎ)ꎬ钢球和星形套㊁钟形壳不同位置的接触应力值具有显著的波动性ꎻ２)保持架窗口与钢球之间相互作用力在θ＝１２０ʎ处达到最大值ꎬ并且只有在θ＝７０ʎ和θ＝１９０ʎ之间才有明显的应力值ꎬ保持架受载的原因在于钢球传递载荷的不平衡ꎻ３)在大轴间角下保持架的凸出间隙过大时ꎬ保持架在恶劣工况下有可能因受力不均而断裂ꎮ因此ꎬ在万向节设计阶段尽量降低保持架的凸出间隙ꎬ这对于提高万向节的强度具有重要意义ꎮ参考文献(Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ)[１]㊀卢㊀曦ꎬ张振东.球笼式等速万向节的球面配合分析[Ｊ].轴承ꎬ２００１(９):５￣７.ＬＵＸｉꎬＺＨＡＮＧＺｈｅｎＤｏｎｇ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｓｐｈｅｒｉｃａｌｓｕｒｆａｃｅｆｉｔｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔｗｉｔｈｂａｌｌｂａｓｋｅｔ[Ｊ].Ｂｅａｒｉｎｇꎬ２００１(９):５￣７(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).[２]㊀侯文亮ꎬ卢㊀曦ꎬ王孟飞.极限角度下球笼式等速万向节保持架强度研究[Ｊ].机械强度ꎬ２０１８ꎬ４０(４):１００２￣１００６.㊀１６８㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度２０２２年㊀ＨＯＵＷｅｎＬｉａｎｇꎬＬＵＸｉꎬＷＡＮＧＭｅｎｇＦｅｉ.Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃａｇｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｊｏｉｎｔｕｎｄｅｒｌｉｍｉｔａｎｇｌｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈꎬ２０１８ꎬ４０(４):１００２￣１００６(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [３]㊀陈㊀静ꎬ史文库.球笼式等速万向节内部接触应力的有限元分析[Ｊ].机械强度ꎬ２００６ꎬ２８(６):９３７￣９４３.ＣＨＥＮＪｉｎｇꎬＳＨＩＷｅｎＫｕ.Ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓｏｆｂａｌｌ￣ｃａｇｅｔｙｐｅｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｊｏｉｎｔｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈꎬ２００６ꎬ２８(６):９３７￣９４３(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [４]㊀林丹益ꎬ孙晓萌ꎬ章伊华.球笼式等速万向节接触应力有限元分析[Ｊ].煤矿机械ꎬ２０１６ꎬ３７(５):８０￣８２.ＬＩＮＤａｎＹｉꎬＳＵＮＸｉａｏＭｅｎｇꎬＺＨＡＮＧＹｉＨｕａ.Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｂａｌｌ￣ｃａｇｅｃｏｎｓｔａｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔ[Ｊ].ＣｏａｌＭｉｎｅＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１６ꎬ３７(５):８０￣８２(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [５]㊀缪莹赟ꎬ陈小安.滚动轴承弹性接触动态特性有限元分析[Ｊ].机械强度ꎬ２０１１ꎬ３３(５):７０８￣７１３.ＬＩＡＯＹｉｎｇＹｕｎꎬＣＨＥＮＸｉａｏＡｎ.Ｅｌａｓｔｉｃｃｏｎｔａｃｔｄｙｎａｍｉｃｏｆｒｏｌｌｉｎｇｂｅａｒｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｔｒｅｎｇｔｈꎬ２０１１ꎬ３３(５):７０８￣７１３(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).[６]㊀李玉璇ꎬ王立新.球笼联轴器的转矩与接触应力[Ｊ].重型机械ꎬ１９８５(１１):１６￣２２.ＬＩＹｕＸｕａｎꎬＷＡＮＧＬｉＸｉｎ.Ｔｏｒｑｕｅａｎｄｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｕｐｌｉｎｇ[Ｊ].ＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ１９８５(１１):１６￣２２(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [７]㊀ＲｙｕＩꎬＬｉｍＹ.Ｆｉｎｉｔｅ￣ｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｑｕａｓｉｓｔａｔｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｉｎＣＶｊｏｉｎｔｓｕｎｄｅｒｆｕｌｌ￣ｔｕｒｎａｎｄｆｕｌｌ￣ｔｈｒｏｔｔｌｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１１ꎬ１２(１２):１９９￣２０５. [８]㊀石宝枢ꎬ邱胤原ꎬ许承龙.汽车球笼式等速万向节基本参数的系列化设计[Ｊ].轴承ꎬ２０１６(３):１５￣１９.ＳＨＩＢａｏＳｈｕꎬＱＩＵＹｉＹｕａｎꎬＸＵＣｈｅｎｇＬｏｎｇ.Ｓｅｒｉａｌｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎｏｆｂａｓｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｂａｌｌｃａｇｅｔｙｐｅｃｏｎｓｔａｎｔｓｐｅｅｄｕｎｉｖｅｒｓａｌｊｏｉｎｔ[Ｊ].Ｂｅａｒｉｎｇꎬ２０１６(３):１５￣１９(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ). [９]㊀ＨａｎＪＮꎬＣｈｏＮＪ.ｅｔａｌ.Ｈｙｂｒｉｄｔｈｒｅｅ￣ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅｓｈｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｆｒｏｍｑｕａｄ￣ｄｏｍｉｎａｎｔｓｕｒｆａｃｅｍｅｓｈｅｓ[Ｊ].Ｉｎｔ.Ｊ.ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００８ꎬ９(５):６３３￣６４０.[１０]㊀ＨｅｉｎＣꎬＨｏｎｇＳꎬＳｕｈＪꎬｅｔａｌ.Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｒｏｔａｒｙｂｌａｎｋｉｎｇ:Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｐｕｎｃｈｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓｏｎｃｕｔｔｉｎｇａｒｅａａｎｄｓｔｒｅｓｓｐｕｎｃｈｇｅｏｍｅｔｒｉｅｓｏｎｃｕｔｔｉｎｇａｒｅａａｎｄｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ[Ｊ].Ｉｎｔ.Ｊ.ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２００８ꎬ９(２):２１１￣２１６.[１１]㊀ＭａｃｈａｄｏＭꎬＭｏｒｅｉｒａＰꎬＦｌｏｒｅｓＰꎬｅｔａｌ.Ｃｏｍｐｌｉａｎｔｃｏｎｔａｃｔｆｏｒｃｅｍｏｄｅｌｓｉｎｍｕｌｔｉｂｏｄｙｄｙｎａｍｉｃｓ:ＥｖｏｌｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅＨｅｒｔｚｃｏｎｔａｃｔｔｈｅｏｒｙ[Ｊ].ＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＭａｃｈｉｎｅＴｈｅｏｒｙꎬ２０１２(５３):９９￣１２１. [１２]㊀ＺｈａｎｇＹꎬＳｈａｒｆＩ.Ｆｏｒｃｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｆｏｒｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙｉｍｐａｃｔｓｕｓｉｎｇｆｏｒｃｅａｎｄａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＶｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌꎬ２０１１ꎬ１７(３):４０７￣４２０.[１３]㊀中国计量科学研究院.黑色金属硬度及强度换算值:ＧＢ/Ｔ１１７２￣１９９９[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ１９９９:３７０￣３７９.ＣｈｉｎａＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｅｔｒｏｌｏｇｙ.Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｖａｌｕｅｓｏｆｈａｒｄｎｅｓｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｆｅｒｒｏｕｓｍｅｔａｌｓ:ＧＢ/Ｔ１１７２￣１９９９[Ｓ].Ｂｅｉｊｉｎｇ:ＣｈｉｎａＳｔａｎｄａｒｄＰｒｅｓｓꎬ１９９９:３７０￣３７９(ＩｎＣｈｉｎｅｓｅ).。
机械强度管理制度
机械强度管理制度一、引言机械强度是指机械设备在运行中所承受的各种载荷，包括静载荷和动载荷，以及与之相关的应力、应变、疲劳寿命等。
机械强度管理制度是为了保障机械设备的安全性和可靠性而实施的一系列管理措施，旨在预防机械强度失效和事故发生，确保设备运行的安全性和稳定性。
本文将从机械强度管理制度的目的、内容及实施等方面进行详细介绍。
二、目的机械强度管理制度的目的主要包括以下几个方面：1. 保证机械设备的安全性和可靠性，减少机械强度失效和事故的发生；2. 提高设备的使用寿命和经济效益，降低维修成本和人员伤害风险；3. 规范机械强度管理的工作流程，确保相关人员的工作质量和效率；4. 建立机械强度数据的统一管理，为设备维护和改进提供科学依据。
三、内容机械强度管理制度的内容主要包括以下几个方面：1. 机械强度管理的责任和组织（1）明确机械强度管理的责任部门和人员，包括设备管理部门、维修部门、生产车间等；（2）建立机械强度管理小组，负责机械强度数据的收集和分析、强度检测方案的制定和实施等工作。
2. 机械强度管理的流程（1）建立机械强度管理的工作流程，包括强度检测、数据采集、分析评估和改进措施的实施，确保工作流程的科学、规范和高效；（2）对机械强度检测的内容和要求进行详细描述，包括静态强度、动态强度、疲劳强度等方面的检测项目及方法。
3. 机械强度数据的采集和管理（1）建立机械强度数据的统一管理系统，包括建立机械强度数据库、建立数据采集标准和方法、组织数据分析等；（2）对机械强度数据的采集方法和周期进行规定，包括定期检测、特殊情况下的临时检测等。
4. 强度检测和评估标准（1）制定机械强度检测标准和评估标准，包括强度指标、评估方法、结论判定等；（2）建立机械强度失效的分类和评估体系，确定不同损伤模式的严重程度和对策。
5. 改进措施和预防措施（1）针对机械强度失效和损伤模式，制定相应的改进措施和预防措施；（2）建立机械强度改进措施的实施计划，包括制定改进方案、实施措施、效果检测等。
恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析
恶劣工况下越野车用等速万向节接触应力和保持架强度分析宋有硕;马跃
【期刊名称】《机械强度》
【年(卷),期】2022(44)1
【摘要】军用越野车球笼式等速万向节受到的载荷比传统汽车大,且工况恶劣,有可能发生接触磨损,以及大轴间角度下保持架的断裂,因此对恶劣工况下接触应力和保持架强度的研究非常重要。
以某典型的军用越野车球笼等速万向节为对象,首先对钢球与内外滚道之间的接触应力进行理论解析和仿真,将仿真和解析结果进行对比,验证仿真模型的正确性;其次,根据万向节关键部位之间的载荷传递关系和物理实验,分析保持架断裂的原因和过程;最后,进行极限轴间角下静扭实验,并对保持架断面进行硬度测试,通过硬度-强度转换关系得到沿厚度的强度分布,结果表明保持架在正常工况下强度满足要求,但是恶劣工况下有可能会破碎。
可以为越野车用等速万向节设计及制造提供理论参考。
【总页数】7页(P162-168)
【作者】宋有硕;马跃
【作者单位】上海理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.216.3
【相关文献】
1.球笼式等速万向节滚道接触应力的有限元分析
2.球笼式等速万向节接触应力分析及钢球数的优化
3.球笼式等速万向节的接触应力分析及优化设计
4.球笼式等速万向节保持架接触应力的仿真研究
5.极限角度下球笼式等速万向节保持架强度研究
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强度与失效（广义与狭义）
▪ 失效：产品不能完成预定功能
承载
变形
振动 摩擦
腐蚀
……
强度：抵抗失效的能力
6
1940年美国西海岸华盛顿州世界第三的Tacoma大桥，中央跨距 853m，悬索桥结构，建成四个月在19ms-1的小风下塌毁。
1.2 机械强度研究的内容
材料强度
结构强度
在不同的影响因素下，材料的各种力学 性能指标。
3
1.1 机械设计与机械强度
现代机械设计
环境
功
重量
能
经济性
安全性
质量
……
材料 结构
强度
4
1.1 机械设计与机械强度
什么是强度？ 材料或零构件抵抗外力而不
发生失效的能力。
是机械的最基本的要求
机械强度是机械工程中一门重要的应用基础学科。它是 以机械学和力学为基础，与光学、电学、磁学、声学等 现代测试手段与计算机技术、信息处理及图像处理等高 新技术相结合的高度综合的工程技术学科。
的、各向同性的、连续的实体； 2. 承受较为简单的载荷作用； 3. 应用弹性变形理论。
21
1.3 常规机械强度理论
存在问题： 1. 应力的多轴性和变形的弹塑性； 2. 疲劳破坏的普遍性； 3. 疲劳与蠕变的交互作用； 4. 强度中的寿命计算； 5. 疲劳强度可靠性； 6. 局部应力应变分析； 7. 断裂力学；…
22
1.4 现代机械强度理论
1. 应力应变分析方法及线弹性 强度理论
2. 弹塑性强度理论 3. 含裂纹体的强度理论 4. 疲劳强度理论
23
1.4 现代机械强度理论
2 弹性平面问题基本方程 2.1 平面应力概念及方程 2.1.1 平面应力问题的基本概念 2.1.2 平衡方程 2.1.3 几何方程 2.1.4 物理方程 2.1.5 边界条件 圣维南原理 2.1.6 变形协调方程 2.2 平面应变概念及解法
19
失效形式影响系数：K3
➢ 规定拉伸失效为理想失效，该失效形式下的强度
极限为拉伸强度极限， K3=1.0；则在其它失效形
式下， K3值分别为： 塑性材料
抗拉强度 K3 屈服强度
脆性材料 疲劳破环
抗拉强度 K3 所考虑的强度极限
抗拉强度 K3 疲劳强度
20
1.3 常规机械强度理论
特点： 1. 假设制造机械零构件的材料性能是均匀
现代机械强度理论及应用
现代设计与分析技术研究所 何雪浤
1
掌握三大问题
• 为什么要学习本课程？即了解强度 研究的重要地位。
• 常规与现代机械强度理论的区别和 联系。
• 研究生的学习目的、学习方式。
2
1绪 论
1.1 机械设计与机械强度 1.2 机械强度研究的内容 1.3 常规机械强度理论 1.4 现代机械强度理论 1.5 本课程的任务与要求 参考文献
6 疲劳强度理论 6.1 疲劳破坏与疲劳分析 6.2 疲劳载荷的处理 6.3 循环载荷下金属材料的特性 6.4 疲劳裂纹形成寿命估算 6.5 疲劳裂纹扩展寿命估算
28
应用现代强度理论进行设计的步骤
1. 根据常规设计方法，初步确定结构形状及尺寸； 2. 应用有限元法分析应力、应变分布； 3. 用声、光、电等检测手段，确定零构件缺陷尺寸和
24
1.4 现代机械强度理论
3 弹性应力应变状态下强度理论 3.1 应力状态分析 3.2 应变状态分析 3.3 弹性的应力应变关系 3.4 应变能 3.5 机械强度理论
25
1.4 现代机械强度理论
4 弹塑性应力应变关系及屈服准则 4.1 弹塑性应力—应变关系的特点及几种理想模型 4.2 增量理论 4.3 全量理论 4.4 两个常用的屈服准则 4.5 圆轴的弹塑性扭转问题 4.6 梁的弹塑性弯曲问题
算其内力； 3. 由机械原理和机械零件确定其结构尺寸和形状； 4. 计算该零构件的工作应力或安全系数。
14
1.3 常规机械强度理论
n n
应力 计算、实测
许用应力
由材料、结构及工况规定
lim
n
许用安全系数
根据工况等规定
工作安全系数 计算
n lim
影响安全系数的因素
1. 零部件重要程度的影响：K1 2. 载荷及应力计算的准确程度的影响：K2 3. 不同失效形式的影响：K3 4. 应力集中的影响：K4 5. 截面尺寸的影响：K5 6. 表面加工状态的影响：K6 7. 检验质量的影响：K7
16
静应力下安全系数
塑性材料
s
ns
脆性材料
b
nb
n b K1K2K3K4K5K6K7
17
零部件重要程度系数：K1
18
应力计算的准确度系数：K2
❖ 计算公式准确，所有作用力及应力已知时， 取K2=1.0；
❖ 计算公式或图表，使计算所得应力较实际应 力高时，取K2=1.0；
❖ 计算应力较实际应力低，根据两者之差异， 可选取K2=1.05—1.65；
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按材料性质分类
❖ 脆性材料强度：研究脆性材料的强度问题； ❖ 塑性材料强度：塑性材料的强度问题； ❖ 带裂纹材料强度 ：研究含裂纹体材料的强度问题 。
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按载荷性质分类
静强度：材料在静载荷下的强度 ； 冲击强度：材料在冲击载荷下的强度，是金属材 料抵抗冲击破坏的能力； 疲劳强度：材料在循环载荷作用下的强度 。
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1.4 现代机械强度理论
5 含裂纹体的强度理论 5.1 裂纹的基本类型 5.2 裂纹尖端附近的应力场和位移场 5.3 应力强度因子及其求法 5.4 脆性断裂的K准则 5.5 线弹性断裂力学在小范围屈服中的推广 5.6 裂纹张开位移COD和J积分 5.7 裂纹扩展速率
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1.4 现代机械强度理论
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按环境条件分类
高温强度； 低温强度； 腐蚀强度等。
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力学模型的简化
在进行结构强度计算时，需要根据零件和构 件的不同形状，将其简化为杆、杆系、板、 壳、块和无限大物体等力学模型，不同的力 学模型有不同的强度计算方法。
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1.3 常规机械强度理论
设计计算步骤：
1. 由理论力学确定零构件所受外力； 2. 由材料力学（有时采用弹性力学或塑性力学）计
根据材料性质、载荷性质和环境条件等 的不同，可以做不同的分类。
指机械零件和构件的强度，它涉及到力学模 型的简化、应力分析方法、材料强度、强度
准则、寿命估算以及安全系数等问题。
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影响材料强度的因素
➢ 材料的化学成分； ➢ 加工工艺； ➢ 热处理； ➢ 应力状态； ➢ 载荷性质； ➢ 加载速率； ➢ 温度和介质等。