机械设计基础Ch1机械设计的力学基础知识.ppt

1 机械设计的力学基础知识,1.1 载荷和应力,A.以传动为主的零件一般要求有一定的强度和刚度，即在工作负荷下不发生破坏和过大的变形；B.具有相对运动并传力的零件需要有较好的耐磨性；C.高速转动的零件则要具有较高的振动稳定性。,1.1.1 机械零部件的工作能力,1.1.2 机械零件的强度,根据工作条件不同，机械零件的强度可分为静强度和疲劳强度;而根据破坏部位和破坏形式的不同又有各种类型的整体强度和表面强度。,1.1.3 载荷,1、,静载荷：不变或缓慢变化变载荷：周期性或非周期性变化,2、,名义载荷：由名义功率或额定功率计算出计算载荷：考虑各种附加载荷后引入载荷系数K,1.1.4 应力,1、,静应力：r=+1变应力,稳定循环,非稳定循环,对称循环：r=-1,非对称循环：-1r1,脉动循环：r=0,有规律的非稳定循环,无规律的非稳定循环,2、,工作应力：由计算载荷按照材料力学公式得到计算应力：复杂应力状态，按照强度理论求出 的与单向应力等效的应力,3、,极限应力：按照强度准则设计机械零件时，根据 材料性质及应力种类而采用的某个应力 极限值，称为极限应力。,脆性材料,取强度极限,塑性材料,取屈服极限,静应力下,取疲劳极限,变应力下,4、疲劳曲线和疲劳极限,1)过程,2)特征,小应力(2)持续性(3)敏感性(4)突发性,3)疲劳曲线,裂纹萌生裂纹扩展最终瞬断,6、,许用应力与安全系数,设计零件时，计算应力允许达到的最大值,在实现条件下找出极限应力值，在现场情况下，考虑各方面的影响，加一个安全系数。,5、零件的疲劳极限,应力集中的影响 绝对尺寸的影响 表面状态的影响,7、整体强度和表面强度,整体强度：零件受载时，在本体内产生应力。整体强度的形式有拉伸、压缩、弯曲、扭转、剪切,表面强度：零件受载时，在传力的接触表面上产生应力。,8、接触强度,两个零件(如摩擦轮、齿轮、滚动轴承等)通过点接触或线接触传递载荷时，受载后在接触部分产生局部弹性变形，接触面积很小而表层产生很大的应力，称为接触强度。,1.2 机械零部件的失效形式与设计准则,1.2.1 失效分析与设计准则,失效：,机械零件由于某些原因丧失工作能力或达不到设计要求的性能时，称为失效。,1.控制零件尺寸,2.合理选择材料和热处理,3确定合理的结构,4合理使用和维护,(1)校验计算,(2)设计计算,(3)已知零件尺寸及材料,求承载力,1.2.2 失效分析与设计准则,设计机械零件时保证零部件不产生失效所依据的基本原则，称为设计准则。,(1)强度设计准则,(2)刚度设计准则,一般用途的轴,(3)精度设计准则,(4)寿命设计准则,(5)震动稳定性准则,(6)可靠性准则,