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1、第一章 機械設計力學 基礎知識,1.1 載荷和應力,1.1.1 機械零部件的工作能力,工作能力,需求,強度、剛度 耐磨性 振動穩(wěn)定性 ,以傳動為主的零件一般要求有一定的強度和剛度，即在工作負荷下不發(fā)生破壞和過大的變形；具有相對運動并傳力的零件需要有較好的耐磨性；而高速轉(zhuǎn)動的零件則要具有較高的振動穩(wěn)定性。,1.1.2 機械零件的強度,強度反映機械零件承受載荷時抵抗破壞的能力,1.1.3 載荷,計算載荷=K*名義載荷,1.1.4 應力 P113,（a）對稱循環(huán) (b)脈動循環(huán) (c)非對稱循環(huán),靜應力 r=1,循環(huán)特性系數(shù),r=-1 r=0 -1r1,4.標準試件的疲勞極限和疲勞曲線 P114,有

2、限壽命疲勞極限,1.應力集中 2.絕對尺寸 3.表面狀態(tài),零件的對稱循環(huán)疲勞極限應力,5.零件的疲勞極限 P115,6.許用應力及（許用)安全系數(shù),安全系數(shù)的采取原則：在保證安全的可靠的前提下，盡可能選擇較小的安全系數(shù),許用應力：計算應力允許達到的最大值。在實現(xiàn)條件下找出極限應力值，在現(xiàn)場情況下，考慮各方面的影響，加一個安全系數(shù)。,7.整體強度和表面強度,整體強度,零件受載時在本體內(nèi)產(chǎn)生應力為整體強度問題，整體強度的形式有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切,零件受載時，在傳力的接觸表面上產(chǎn)生應力，引起表面強度問題。,表面強度,8.接觸強度,接觸應力：是在兩個零件通過點接觸或線接觸傳遞載荷時，在接觸部

3、位產(chǎn)生彈性變形，同時產(chǎn)生的很大的應力。,彈性力學中的赫茲Hertz公式,-作用在圓柱體上的壓力，N -接觸線長度，mm -綜合曲率半徑 -兩圓柱體材料的泊松比 -材料彈性系數(shù)，E1 E2 圓柱體材 料的彈性模量,1.2 機械零部件失效形式與設計準則,1.2.1 失效形式及對策,機械零部件由于某種原因喪失工作能力而不能正常工作時稱為失效。,采用的對策,1. 控制零件尺寸2. 合理選擇材料和熱處理方式3. 合理設計機構4. 合理使用和維護,1. 控制零件尺寸,按強度、剛度等工作能力準則計算零件尺寸，使在滿足工作要求條件下尺寸盡量緊湊。,1）校驗計算,2）設計計算,3）計算承載力,2. 合理選擇材料和熱處理,從考慮強度出發(fā)選擇強度極限高的材料 同樣尺寸的零件可以承受更大載荷而不被破壞 從考慮剛度出發(fā)選擇彈性模量較大的材料 相同工況下可以減小變形量 從考慮零件的表面硬度和整體韌性出發(fā) 選擇合理的熱處理工藝方法 選擇合理的耐磨材料，可以減少磨損,3. 采用合理的結構,4. 合理的使用和維護,1.2.2 設計準則,設計機械零件時保證零部件不產(chǎn)生失效所依據(jù) 的基本原則，稱為設計準則。,(1) 強度設計準則,(2) 剛度設計準則,一般用途的軸,