1、機械零件的主要失效方式機械零件的主要失效方式第二章機械零件的任務才干和計算準那第二章機械零件的任務才干和計算準那么么失效：零部件不能滿足任務要求稱為失效失效：零部件不能滿足任務要求稱為失效破壞正常任務條件引起的失效：打滑、膠合、共振破壞正常任務條件引起的失效：打滑、膠合、共振 整體斷裂：拉，壓，彎，扭過大的剩余應力：加工，熱處置過大的剩余應力：加工，熱處置零件外表的破壞：點蝕、磨損，熱處置零件外表的破壞：點蝕、磨損，熱處置 任務才干：不發(fā)生失效時的任務限制任務才干：不發(fā)生失效時的任務限制 計算設計準那么：要滿足的條件計算設計準那么：要滿足的條件 強度準那么：強度準那么：或或；或或min/smi

2、n/s 剛度準那么：剛度準那么：或或 耐磨性準那么：驗算壓強：，單位接觸面上單耐磨性準那么：驗算壓強：，單位接觸面上單位時間產(chǎn)生摩擦功不太大，控制位時間產(chǎn)生摩擦功不太大，控制 可靠性準那么：按傳統(tǒng)強度設計方法設計零件，由于資可靠性準那么：按傳統(tǒng)強度設計方法設計零件，由于資料強度，外載荷和加工尺寸等存在離散性，有能夠出現(xiàn)達料強度，外載荷和加工尺寸等存在離散性，有能夠出現(xiàn)達不到預定任務時間而失效的情況。希望將出現(xiàn)這種失效情不到預定任務時間而失效的情況。希望將出現(xiàn)這種失效情況的概率控制在一定程度之內，這就對零件提出可靠性要況的概率控制在一定程度之內，這就對零件提出可靠性要求。求。 可靠度：機器或零件

3、在一定任務環(huán)境下，在規(guī)定的運用可靠度：機器或零件在一定任務環(huán)境下，在規(guī)定的運用期限內延續(xù)任務的概率。期限內延續(xù)任務的概率。2.1 載荷和應力的分類載荷是機械設計中的重要參數(shù)，是重要的設計目的之一，也是呵斥失效的重要緣由2.1.1 載荷分類靜載荷：不隨時間變化的載荷動載荷：隨時間變化周期或非周期、大小、方向、位置的載荷名義載荷：根據(jù)額定功率用力學公式計算出作用在零件上的載荷F、P、T計算載荷：思索原動機、任務機、零件受力不均勻等要素影響而設計出的載荷 Fc=KF ,Pc=KP, Tc=KT(K參見P12)2.1.2 應力分類載荷無法衡量任務極限，需求用應力,見 P12靜應力：只能由靜載荷產(chǎn)生變應

4、力 對稱循環(huán) 脈動循環(huán) 可以變載荷產(chǎn)生也可以由靜載荷產(chǎn)生(P13) 非對稱循環(huán)應力循環(huán)特性r:最小與最大應力之比變應力的描畫：用max ， min ， m ， a ，r五個參數(shù)中的恣意兩個來描畫2.2 機械零件的強度 2.2.1 兩種判別零件強度的方法 應力法 = lim /S, = lim /S, 平安系數(shù)法 S= lim / S, S = lim / S, 2.2.2 靜應力強度 失效方式：塑性變形或斷裂 單向應力時極限應力采用屈服極限s, s 復合應力時的塑性資料 max是破壞主因按第三、強度實際，單位體積塑性變形是破壞主因用第四強度實際，公式見P 脆性資料極限應力采用強度極限B, B

5、2.2.3 變應力強度主要破壞方式是疲勞，見下章2.2.4 許用平安系數(shù)根據(jù)任務情況選擇，在保證平安可靠的情況下，盡能夠小詳細P152.2.5 提高機械零件強度的措施資料、截面積及構造等方法，構造見P16 2.3 機械零件的外表強度機械零件的外表強度 在零件整體沒出現(xiàn)斷裂、塑性變形等情況下，零件外表也能在零件整體沒出現(xiàn)斷裂、塑性變形等情況下，零件外表也能夠出現(xiàn)破壞失效，這種失效由外表強度確定夠出現(xiàn)破壞失效，這種失效由外表強度確定 外表強度分：外表接觸強度；外表擠壓強度；外表磨外表強度分：外表接觸強度；外表擠壓強度；外表磨損強度；損強度； 2.3.1 外表接觸強度外表接觸強度 產(chǎn)生緣由：力作用點

6、、接觸面接觸不均勻及塑性變形呵斥接產(chǎn)生緣由：力作用點、接觸面接觸不均勻及塑性變形呵斥接觸面部分應力較大觸面部分應力較大P19圖圖 計算：赫茲公式計算：赫茲公式P19，了解，并了解課本上的兩個例題，了解，并了解課本上的兩個例題 失效方式：失效方式： 靜載荷：脆性資料的外表壓碎和塑性資料的外表塑性變形靜載荷：脆性資料的外表壓碎和塑性資料的外表塑性變形 循環(huán)接觸：外表疲勞磨損疲勞點蝕，產(chǎn)生緣由及過程見循環(huán)接觸：外表疲勞磨損疲勞點蝕，產(chǎn)生緣由及過程見P20 強度目的極限應力強度目的極限應力 靜載荷：最大許用接觸應力靜載荷：最大許用接觸應力Hmax Hmax 循環(huán)接觸：接觸疲勞極限在規(guī)定的應力循環(huán)次數(shù)下

7、資料循環(huán)接觸：接觸疲勞極限在規(guī)定的應力循環(huán)次數(shù)下資料 不發(fā)生點蝕景象的極限應力不發(fā)生點蝕景象的極限應力 Hmax H 2.3.2 提高外表接觸強度的主要措施提高外表接觸強度的主要措施 增大接觸外表的綜合曲率半徑，以降低接觸應力赫茲公式增大接觸外表的綜合曲率半徑，以降低接觸應力赫茲公式 將外接觸改為內接觸，將點接觸改為線接觸，降低接觸應力將外接觸改為內接觸，將點接觸改為線接觸，降低接觸應力課本上例子課本上例子 提高外表質量，使接觸面更均勻，降低接觸應力，同時減少提高外表質量，使接觸面更均勻，降低接觸應力，同時減少缺陷，防止發(fā)生應力集中缺陷，防止發(fā)生應力集中 提高外表硬度，延緩點蝕提高外表硬度，延

8、緩點蝕 采用黏度高的光滑油，減輕油擠入裂紋，構成油壓采用黏度高的光滑油，減輕油擠入裂紋，構成油壓 2.3.3 外表擠壓強度外表擠壓強度產(chǎn)生緣由：部分應力過大產(chǎn)生緣由：部分應力過大失效方式：壓潰外表塑性變形和外表破碎失效方式：壓潰外表塑性變形和外表破碎計算公式：計算公式： p = F/A p, A為曲面接觸時的投影面積見為曲面接觸時的投影面積見P222.3.4 外表磨損強度外表磨損強度計算準那么：計算準那么：滑動速度低，載荷大時滑動速度低，載荷大時p p中速時：中速時：pv pv高速時：高速時： pv pv；v v2.3.5 提高外表磨損強度的主要措施提高外表磨損強度的主要措施采用適宜的摩擦副資

9、料，如：鋼青銅采用適宜的摩擦副資料，如：鋼青銅提高外表硬度，降低外表粗糙度提高外表硬度，降低外表粗糙度 采用有效的光滑劑和光滑方法采用有效的光滑劑和光滑方法防塵、防高溫防塵、防高溫2.4 機械零件的剛度機械零件的剛度剛度：在載荷作用下抵抗彈性變形的才干剛度：在載荷作用下抵抗彈性變形的才干2.4.1 剛度的影響剛度的影響剛度缺乏影響機器的正常任務，加速零件失效彈性零件那么需求較小剛度缺乏影響機器的正常任務，加速零件失效彈性零件那么需求較小的剛度的剛度剛度計算剛度計算或或影響剛度的要素及其改良措施影響剛度的要素及其改良措施資料對剛度的影響資料對剛度的影響彈性模量大那么剛度大，但同類金屬資料的彈性模

10、量相差不大，故沒彈性模量大那么剛度大，但同類金屬資料的彈性模量相差不大，故沒必要用合金鋼替代普通鋼來提高剛度必要用合金鋼替代普通鋼來提高剛度構造對剛度的影響構造對剛度的影響截面外形：增大截面面積，采用中空、工字鋼、槽鋼、截面外形：增大截面面積，采用中空、工字鋼、槽鋼、T形截面等慣形截面等慣性矩大的截面性矩大的截面支撐方式：采用適宜的支撐方式，減少最大彎矩見支撐方式：采用適宜的支撐方式，減少最大彎矩見p24圖圖采用加強筋采用加強筋在裝配中適當添加予緊力有助于剛度的提高詳細緣由見章在裝配中適當添加予緊力有助于剛度的提高詳細緣由見章2.5 機械零件的沖擊強度機械零件的沖擊強度2.5.1 沖擊強度和沖

11、擊變形計算沖擊強度和沖擊變形計算P25討論計算公式，并定性地了解結論討論計算公式，并定性地了解結論2.5.2 提高沖擊強度和緩沖能才干的措施提高沖擊強度和緩沖能才干的措施添加柔性柔性構造設計、低彈性模量資料、添加橡膠、彈簧墊等添加柔性柔性構造設計、低彈性模量資料、添加橡膠、彈簧墊等防止沖擊予緊防止出現(xiàn)間隙防止沖擊予緊防止出現(xiàn)間隙2.6 溫度對機械零件任務才干的影響2.6.1 對摩擦磨損的影響溫度過高呵斥光滑油黏度下降，導致吸附油膜破裂，太低會使油黏度過大，甚至凝固2.6.2 溫度對資料膨脹和收縮的影響熱脹冷縮，設計時要采取補償措施見P29表2.5 )2.6.3 溫度對資料力學性能的影響高溫下金

12、屬強度普通會急劇下降，低溫時鋼強度提高，但變脆；有色金屬在低溫下普通無冷脆性，且強度及塑性均有提高，所以低溫設備常用有色金屬制造蠕變：在一定任務溫度和應力下，零件塑性變形緩慢而延續(xù)增長的景象，如高溫高壓的管道管壁逐漸變薄改善蠕變的措施：采用耐熱鋼、冷卻和隔熱松弛：由于塑性變形而引起的，原予緊零件應力逐漸減小的景象改善松弛的措施：采用耐溫資料、采用加工良好的接觸面、定期檢查 2.7機械零件的振動穩(wěn)定性機械零件的振動穩(wěn)定性 2.7.1 振動穩(wěn)定性振動穩(wěn)定性 失穩(wěn)：機器或零件發(fā)生共振時，振幅會急劇增大，從而喪失穩(wěn)：機器或零件發(fā)生共振時，振幅會急劇增大，從而喪失振動穩(wěn)定性，這種景象稱為失穩(wěn)失振動穩(wěn)定性

13、，這種景象稱為失穩(wěn) 2.7.2減輕振動的措施減輕振動的措施 采用對稱構造，減少懸臂長度、縮短中心距等采用對稱構造，減少懸臂長度、縮短中心距等 對轉動零件進展平衡對轉動零件進展平衡 利用阻尼耗費振動利用阻尼耗費振動 設置隔振零件設置隔振零件 2.8 機械零件的可靠性機械零件的可靠性 2.8.1 可靠性概念可靠性概念 可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的才干功能的才干 可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定可靠度：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，完成規(guī)定功能的概率，功能的概率， Rt=Nt/N=1-Nf/N 累計失效概率：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內失效累計失效概率：產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內失效的概率的概率 Ft=Nf/N=1- Rt Rt+Ft=1 例題：鉚釘聯(lián)接，兩塊鋼板資料均為Q215， F=5000