东北大学机械设计课件第机械设计的基础知识

第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算
疲劳曲线
m 1NNC,(NN0)
N0 107（HB≤350） N0 2510（7 HB>350）
m1NNm1N0 1N KN1
1N A
m
KN
N0 N
O
有限寿命区
无限寿命区
BC
σ－1
N0
N
第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算
注意:
1. m由疲劳曲线决定。一般设计中， 钢制零件受弯曲应力，m=9;
σ
0
t
σ
0t σ
0t
第四节 静应力机械零件的强度计算
σ
有规律非稳
定变应力
o
t
周期
非稳定变应力
σ
无规律非稳
定变应力 o
t
第四节 静应力机械零件的强度计算
二、静应力下机械零件的强度判据
ca
[]
lim
[S]
S
lim [S] ca
ca
[]
lim
[S]
S
lim [S] ca
第四节 静应力机械零件的强度计算
m axm in
2
σa
σmax
σmin
σm
r min
max
0
t
第四节 静应力机械零件的强度计算
脉动循环 r=0
稳定变应力
σm= σa =σmax/2 ,σmin=0
对称循环 r=－1 σmax= σa = －σmin ,σm=0
非对称循环 －1<r<1 σmax= σm+σa σmin= σm－σa
第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算
一、疲劳曲线及疲劳极限
疲劳断裂的三个阶段： 1.形成初始裂纹 2.裂纹扩展 3.瞬断
疲劳断口
第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算
疲劳破坏的特点：
1.循环应力多次反复作用下产生； 2.无宏观的、明显的塑性变形迹象； 3.循环应力远小于材料的静强度极限； 4.对材料的组成、零件的形状、尺寸、 表面状态、使用条件非常敏感。
五、许用安全系数与许用应力
原 则：
在保证机器安全可靠的前提下,尽 可能减小许用安全系数或提高许用 应力。
不同的机器制造部门，常制定 有自己的许用安全系数或许用应力 规范。
第四节 静应力机械零件的强度计算
五、许用安全系数与许用应力
无规范可循时，可参照表1-3
σs /σB [S] 说明
塑性材料 0.45~0.55 0.55~0.7 0.7~0.9
图
编 写 设 计 计 算 说 明
书
‘
ห้องสมุดไป่ตู้
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则
一、机械零件的主要失效形式
1.整体断裂 2.表面破坏
3.变形量过大 4.功能失效
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则 二、机械零件的计算准则
1.强度准则 2.刚度准则 3.寿命准则
4.耐磨性准则 5.振动稳定性准则
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则 1.强度准则
铸件
1.2~1.5 1.4~1.8 1.7~2.2 1.6~2.5
如载荷和应力的计算不十分准确时, [S]值加大20%~50%
脆性材料
3~4 计算不十分准 确时.[S]值加大
50%~100%
第四节 静应力机械零件的强度计算
五、许用安全系数与许用应力
影响许用安全系数的因素： 1. 载荷和应力计算的准确性； 2. 材料机械性能数据的可靠性； 3. 零件的重要性等
第一节 概 述
机械: 原动机 传动机 工作机 控制器
第一节 概 述
机械
零件：制造单元 构件：运动单元
通用零件 专用零件
零件与构件举例
第一节 概 述
一、机械设计的一般程序
制
试
定 设 计
方 案 设
技施 术工 设设
制 、 试 验
定 型 产 品
工 作
计
计计
、 鉴
设 计
计
定
划
第一节 概 述
二、机器应满足的基本要求（设计阶段）
1.具有预定功能的要求 2.经济性要求 3.安全性要求 4.可靠性要求 5.操作使用方便的要求
第一节 概 述
三、本课程的内容、性质和任务
内容: 机械设计的基础知识
联接零件设计：螺纹联接、轴毂联接
传动零件设计：带传动、链传动、齿轮传动、 蜗杆传动、螺旋传动、摩擦传动 轴系零部零件设计：轴、滚动轴承、滑动轴承、 联轴器、离合器
应力
静应力
不随时间变化或缓慢变化
对称循环
稳定变应力
脉动循环
变应力
非稳定变应力
非对称循环 有规律非稳定 变应力
无规律非稳定 变应力
第四节 静应力机械零件的强度计算
静应力: 不随时间变化或缓慢变化。
σmax= σmin=σm
σ
σa=0
o
t
第四节 静应力机械零件的强度计算
稳定变应力
σ
m
maxmin
2
a
三、极限应力
塑性材料： lim s, lims
脆性材料：
lim B, lim B
第四节 静应力机械零件的强度计算
四、计算应力
单向应力（拉伸、压缩、弯曲、剪切、扭转） ——危险剖面上的最大应力为计算应力
复杂应力——按强度理论计算常用到第一、三、 四强度理论
第四节 静应力机械零件的强度计算
②名义载荷与计算载荷
第四节 静应力机械零件的强度计算
名义载荷
原动机
传动机
工作机
额定功率
在理想工作条件
工作阻力
力学公式 名义载荷P、M、T、F
第四节 静应力机械零件的强度计算
计算载荷
P ca KP M ca KM T ca KT F ca KF
第四节 静应力机械零件的强度计算
2.应力的分类
2. N>N0 KN=1；
3. N0<103按静应力问题处理;
4. 近似的疲劳曲线.
第五节 对称循环应力下机械零件的疲劳强度计算
5.振动稳定性准则
fp 0.87 f
fp
1.18 f
1. 提高零件制造精度； 2. 提高回转件动平衡精度； 3. 增加阻尼系统； 4. 提高材料或结构的衰减系数； 5.采用减振、隔振装置等都可改善零件的振动稳定性 。
第四节 静应力下机械零件的强度计算 一、载荷及应力的分类
1.载荷的分类 ①静载荷与变载荷
[]MP a
[]MPa
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则 2.刚度准则
y [y]
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则 3.寿命准则
疲劳寿命计算 腐蚀和磨损
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则 4.耐磨性准则
p[p]MPa
pvpvMPa.m
第三节 机械零件的主要失效形式及计算准则
其它零部件设计：弹簧
机械设计新方法
第一节 概 述
本课程的性质: 专业技术基础课
本课程的任务:
使学生掌握机械设计 的基本知识、基本理 论和基本技能
第二节 机械零件设计的一般步骤
类 型 选 择
受 力 分 析
选 择 材 料
确理 定论 计设 算计 准计
结 构 设 计
精 确 校 核
绘 制 零 件 工
则算
作