机械设计第二章汇总

2.8 机械零件的可靠性
可靠性：产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能 的能力。
可靠度：产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能
的概率，常用Rt 表示。
累积失效概率：产品在规定的条件和规定的时间内失效的概
五参数中，只要知道两个，其余参数即可知道，一般常用 如下的参数组合来描述：
s m和s a
s max和s min
s max和s m
2、变应力的s基本参数和种类
s
a) 基本参数
smax s min
sa sm
smax
最大应力 s max s m s a
最小应力 s min s m s a
平均应O力
sm
s max
s mint
2
O
t
应力幅
sa
应力循环特性
s max s min r s2min
s max
1 r 1
b) 稳定循环变应力种类：
r= –1 ——对称循环变应力
r= 0 —— 脉动循环变应力
-1< r<+1——不对称循环变应力 r =+1 —— 静应力
s
s
smax s min
sa sm
强度条件： s H s H
2.3.2 提高机械零件表面强度的措施
s H max
1
F
b
1 12
E1
百度文库
1 22
E2
A F 1 1
b
1
2
sH
1
3
6F
1
12
1
2 2
E1
E2
A3
F3
1
2
2.3.3 表面挤压强度 s P
强度条件： s P s P
2.3.4 表面磨损强度
强度条件： p p......v v......pv pv
第二章 机械零件的工作能力和计算准则
一、机械零件的失效形式
失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能
失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、 噪声失效、精度失效、可靠性失效
注意：失效与破坏的关系
二、机械零件的计算准则
工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度，对载荷 而言称为承载能力
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
一般工作期内应力变化次数<103（104）按静应力强度计算
2.2.3 变应力强度
在变应力下工作的零件失效将是疲劳断裂
疲劳极限σrN —— 循环特性r一定时应力作用N次后，材料未 发生疲劳破坏时的最大应力，称为疲劳极限。
2.2.4 许用安全系数
选择原则：在保证安全可靠的前提下，尽可能选用较小的安 全系数。
2.2 机械零件的强度
2.2.1 两种判断方法
1、最大应力
s [s ] s lim
[Ss ]
[ ] lim
[S ]
2、实际安全系数
Ss
s lim s
[Ss ]
S
lim
[S ]
s
lim
(
lim
s )s
B S
( (
B S
) )
脆性材料 塑性材料
sY (Y ) 疲劳极限
2.2.2 静应力强度
以上三个公式分别用在载荷较大时，v高加速磨损时，v 较大、功耗大、润滑失效时。
2.3.5 提高机械零件表面强度的措施
选用合适的摩擦副材料 提高表面硬度 降低表面粗糙度值 采用有效的润滑剂和润滑方式 表面镀层、氧化处理 防止尘土、硬质颗粒落入摩擦表面之间 限制工作温度
2.4 机械零件的刚度
校核条件：
2.1 载荷和应力的分类
2.1.1 载荷分类 静载荷——不随时间变化或变化缓慢的载荷 动载荷—— 随时间变化的载荷 2.1.2. 应力分类 静应力——不随时间变化或变化缓慢的应力 变应力——随时着时间变化的应力
载荷与应力的关系
载荷
静载荷 变载荷
静应力 变应力
非对称循环 变应力
脉动循环 变应力
对称循环 变应力
T4 T3 T2 T1 T4 T3 T1
T2
2.2.5 提高机械零件的强度的措施
1. 合理布置零件，减少所受载荷
432 1 43
12
2.降低载荷集中，均匀载荷分布 3.采用等强度结构 4.选用合理截面 5.减小应力集中
2.3 机械零件的表面强度
分类：表面接触强度；表面挤压强度；表面磨损强度
2.3.1 表面接触强度 s H
静载荷产生变应力的两个例子
a s
O
s
t
O
a t
2.1.3 变应力的分类：
非对称循环变应力，对称循环变应力，脉动循 环变应力。
注意：零件承受静载荷时不仅产生静应力，有时也能产生变 应力。如：承受静载荷的回转运动或周期性运动的零件将产 生变应力。
变应力的五大特性参数： 最大应力σmax ；最小应力σmin；平均应力σm； 应力幅σa；应力变化的循环特性r
y y.... ....
以上三个参数分别表示零件的挠度、变形角、扭转角。 2.4.1 影响刚度的因素及其改进措施 1、材料对刚度的影响 2、结构对刚度的影响 —截面形状 —支承方式和位置 —加强肋 3、预紧装配对接触刚度的影响
2.5 机械零件的冲击强度 2.6 温度对机械零件工作能力的影响 2.7 机械零件的振动强度
smax
O
tO
t
s m s max s min sa 0 r 1
sm
s max
s min
2
sa
s max
s min
2
r s min s max
s
s
sm sa
smax sa =smax
O
sm
sa
s max
2
s min 0
r 0
tO
t
sm 0 s a s max s min r 1
[Ss ]
S
B
[S ]
4、复合应力下工作的零件
按第一强度条件： （最大主应力理论）
s 1 (s s 2 4 2 ) [s ] s B
2
[S]
S
2s B
[S]
s s 2 4 2
注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢） ——强度计算应计入应力集中的影响
脆性材料（铸铁） ——强度计算不考虑应力集中
1、单向应力下的塑性零件
▪ 强度条件：
▪或
ss
s
ss s
s
[ss ] [s ]
2、复合应力时的塑性材料零件
按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算
由第三强度理论 （最大剪应力理论）
由第四强度理论 （最大变形能理论）
s
s
2 b
4
2 T
[s ] s s
/[s]
s
s
2 b
3
2 T
[s ] s s
/[s]
复合应力计算安全系数为：
S
ss
[S]
S
s
2 b
(s s s
)
2
2 T
3、脆性材料与低塑性材料
失效形式：断裂
脆性材料极限应力： s B（强度极限）
ss s [S] ss2 s2
1、单向应力状态
强度条件：
s [s ] 或s B
[ss ]
[或] B
[s ]
Ss
sB s