第一章 機(jī)械設(shè)計(jì)力學(xué) 基礎(chǔ)知識(shí),1.1 載荷和應(yīng)力,1.1.1 機(jī)械零部件的工作能力,工作能力,需求,強(qiáng)度、剛度 耐磨性 振動(dòng)穩(wěn)定性 ,以傳動(dòng)為主的零件一般要求有一定的強(qiáng)度和剛度，即在工作負(fù)荷下不發(fā)生破壞和過大的變形；具有相對運(yùn)動(dòng)并傳力的零件需要有較好的耐磨性；而高速轉(zhuǎn)動(dòng)的零件則要具有較高的振動(dòng)穩(wěn)定性。,1.1.2 機(jī)械零件的強(qiáng)度,強(qiáng)度反映機(jī)械零件承受載荷時(shí)抵抗破壞的能力,1.1.3 載荷,計(jì)算載荷=K*名義載荷,1.1.4 應(yīng)力 P113,（a）對稱循環(huán) (b)脈動(dòng)循環(huán) (c)非對稱循環(huán),靜應(yīng)力 r=1,循環(huán)特性系數(shù),r=-1 r=0 -1<r<1,4.標(biāo)準(zhǔn)試件的疲勞極限和疲勞曲線 P114,有限壽命疲勞極限,1.應(yīng)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(yīng)力,5.零件的疲勞極限 P115,6.許用應(yīng)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(yīng)力：計(jì)算應(yīng)力允許達(dá)到的最大值。在實(shí)現(xiàn)條件下找出極限應(yīng)力值，在現(xiàn)場情況下，考慮各方面的影響，加一個(gè)安全系數(shù)。,7.整體強(qiáng)度和表面強(qiáng)度,整體強(qiáng)度,零件受載時(shí)在本體內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力為整體強(qiáng)度問題，整體強(qiáng)度的形式有拉伸、壓縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)、剪切,零件受載時(shí)，在傳力的接觸表面上產(chǎn)生應(yīng)力，引起表面強(qiáng)度問題。,表面強(qiáng)度,8.接觸強(qiáng)度,接觸應(yīng)力：是在兩個(gè)零件通過點(diǎn)接觸或線接觸傳遞載荷時(shí)，在接觸部位產(chǎn)生彈性變形，同時(shí)產(chǎn)生的很大的應(yīng)力。,彈性力學(xué)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(jī)械零部件失效形式與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,1.2.1 失效形式及對策,機(jī)械零部件由于某種原因喪失工作能力而不能正常工作時(shí)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(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)4. 合理使用和維護(hù),1. 控制零件尺寸,按強(qiáng)度、剛度等工作能力準(zhǔn)則計(jì)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(yàn)計(jì)算,2）設(shè)計(jì)計(jì)算,3）計(jì)算承載力,2. 合理選擇材料和熱處理,從考慮強(qiáng)度出發(fā)選擇強(qiáng)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(jié)構(gòu),4. 合理的使用和維護(hù),1.2.2 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)保證零部件不產(chǎn)生失效所依據(jù) 的基本原則，稱為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。,(1) 強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,(2) 剛度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,一般用途的軸,