第2章機械零件的失效方式及設計準那么2.1機械的載荷與工況2.2機械零件的主要失效方式2.3機械零件的常用資料及選用原那么2.4機械零件的設計準那么2.5現代設計方法簡介機械的載荷與工況機械的載荷按需求可以用功率、轉矩或力表示。機械系統正常任務時所受的實踐載荷稱為任務載荷。任務載荷通常比較復雜，它與工況親密相關。任務特性：平穩載荷〔帶式保送機、發電機組、通風機等〕；細微的沖擊載荷：〔傳送不均勻物料的帶式保送機、攪拌變密度資料的攪拌機等〕；中等沖擊載荷：〔間歇任務的攪拌機、木工機械、鋼坯初軋機等〕；嚴重的沖擊載荷〔發掘機、破碎機、鍛壓機械等〕；作業的忙閑程度：間歇性〔如起重機械〕；延續任務〔如冶金機械、水廠供水設備〕；負載繁重程度：有些機械經常處于滿負荷甚至還有短時超負荷任務形狀，有些那么經常為缺乏載的輕負荷任務。任務速度：有些機械的任務速度根本恒定不變，有些那么需經常變速。原動機輸出動力的均勻程度：電動機比較均勻穩定，液壓馬達及頻繁起動的電動機有細微沖擊，多缸內燃機那么有中等程度的沖擊，單缸內燃時機給機械呵斥嚴重的沖擊載荷。處理方法：如能獲得反映其載荷變化規律的載荷譜，那么應根據載荷譜進展設計計算；如有該類機械的設計規范，應按規范進展設計計算。機械零件的載荷計算名義載荷：機械在理想的平穩任務條件下作用在零件上的載荷。計算載荷＋附加動載荷→計算載荷任務載荷平安因數載荷與應力1、載荷分類靜載荷：不隨時間變化或變化緩慢。動載荷：隨時間變化。2、應力分類變應力靜應力：r=1σt脈動循環：r=0σt0對稱循環：r=-1σt0非對稱循環tσ0循環特征：載荷與應力靜應力只能由靜載荷產生，變應力能夠由變載荷或靜載荷產生。aσ0tt0σa在變應力下，零件的主要失效方式為：疲勞破壞0t

amminmax0t

ammax0t

a=maxmin變應力特性參數：對稱循環脈動循環非對稱循環機械零件的應力〔一〕整體斷裂整體斷裂是指零件在載荷作用下，其危險截面的應力超越零件的強度極限而導致的斷裂，或在變應力作用下，危險截面發生的疲勞斷裂。齒輪輪齒斷裂軸承內圈斷裂斷裂靜強度疲勞失效：規定功能的喪失。失效≠破壞機械零件的主要失效方式〔二〕過大的剩余變形當作用于零件上的應力超越了資料的屈服極限，零件將產生剩余變形。齒輪齒面塑形變形軸承外圈塑性變形機械零件的主要失效方式〔三〕零件的外表破壞零件的外表破壞主要是腐蝕、磨損和接觸疲勞〔點蝕〕。齒面接觸疲勞軸瓦磨損機械零件的主要失效方式〔四〕破壞正常任務條件引起的失效有些零件只需在一定的任務條件下才干正常的任務，如：液體摩擦的滑動軸承，只需在存在完好的光滑油膜時才干正常任務。帶傳動只需在傳送的有效圓周力小于臨界摩擦力時才干正常任務。高速轉動的零件，只需在轉速與轉動件系統的固有頻率避開一個適當的間隔才干正常任務。零件在任務時會發生那一種失效，這與零件的任務環境、載荷性質等很多要素有關。有統計結果闡明，普通機械零件的失效主要是由于疲勞、磨損、腐蝕等要素引起。機械零件的主要失效方式：鋁(LY12)、銅(ZCuSn10P1)…...黑色金屬有色金屬鐵鋼高分子資料復合資料陶瓷金屬資料非金屬資料載荷及應力的大小和性質零件的任務情況零件的構造及加工性資料的經濟性零件的尺寸及分量一、常用資料二、機械零件資料的選用原那么詳細闡明：塑料、橡膠、合成纖維：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼…(如：08F45601Cr18〕：灰鑄鐵、球墨鑄鐵…(如：TH300QT500-5)：強如鋼、輕如鋁、硬如金剛石：強度高、彈性模量大、質量輕

機械零件的常用資料及選用原那么合金鋼的強度極限比碳素鋼大得多，但兩者的彈性模量相差很小，因此采用合金鋼不能夠提高零件的剛度。而在零件構造設計時往往采取加大截面尺寸、采用空心軸、設加強肋、合理確定支承位置等，來有效地提高零件的剛度。普通情況下，構成摩擦副的兩零件，不宜采用一樣牌號與一樣硬度的資料。機械零件資料選用特別要留意的兩個問題

機械零件的常用資料及選用原那么機械零件的設計準那么強度準那么剛度準那么設計零件時，首先應根據零件的失效方式確定其設計準那么以及相應的設計計算方法。普通來講，有以下幾種準那么：壽命準那么振動穩定性準那么可靠性準那么：確保零件不發生斷裂破壞或過大的塑性變形，是最基本的設計準那么。：確保零件不發生過大的彈性變形。：通常與零件的疲勞、磨損、腐蝕相關。：高速運轉機械的設計應注重此項準那么。：當計及隨機要素影響時，仍應確保上述各項準那么。

機械零件的設計準那么一、強度準那么：零件危險截面中的最大應力不超越資料許用應力強度：零件抵抗斷裂、塑變、疲勞破壞的才干。方法：S——平安系數，S＞1—→S↑：平安，浪費資料S↓：經濟，不平安機械零件的設計準那么二、剛度準那么：剛度準那么是零件在載荷作用下產生的彈性變形量y，不超越機械任務性能所允許的極限值yPy2.改動剛度改動角TT'剛度：抵抗彈性變形的才干。1.彎曲剛度撓度偏轉角三、壽命準那么：腐蝕、磨損和疲勞

腐蝕、磨損目前尚無可靠的計算方法疲勞壽命計算第三章引見四、振動穩定性準那么：防止共振振幅A頻率f0.85ff1.15f要求：fp<0.85f或fp>1.15ffp:激振源頻率f:零件固有頻率機械零件的設計準那么五、可靠性準那么機械零件的設計準那么機械零件的可靠度是指零件在規定的條件下和規定的時間內、完成規定的功能時不發生失效的概率。設有N個同樣零件，在規定的條件下任務，至規定的時間t有Nf個零件失效，剩下的Nt個零件仍能正常任務，那么其可靠度為機械零件的設計準那么機械零件的設計方法實際設計閱歷設計模型實驗設計機械零件的設計方法通常分為常規設計方法和現代設計方法兩大類。現代設計方法是指在近二、三十年開展起來的更為完善、科學、計算精度高、設計與計算速度更快的機械設計方法。如機械優化設計、機械可靠性設計、計算機輔助設計等等。常規設計方法是指采用一定的實際分析和計算，結合人們在長期的設計和消費實際中總結出的方法、公式、圖表等進展設計的方法。它又可分為：詳細闡明

機械零件設計中的規范化機械零件設計中的規范化1規范化的益處：與設計有關的規范:國際規范國家規范行業規范企業規范等如：ISOGBJB、HBQB國標分為：強迫規范和引薦規范規范化有利于保證產質量量，減輕設計任務量，便于零部件的互換和組織專業化的大消費，以降低消費本錢。強迫性國家規范：代號為GB××××(為規范序號)－××××(為同意年代)強迫性國標必需嚴厲遵照執行，否那么就是違法。引薦性國家規范：代號為GB／T××××－××××，這類規范占整個國標中的絕大多數。如無特殊理由和特殊需求，必需遵守這些國標，以期獲得事半功倍的效果。規范化就是要經過對零件的尺寸、構造要素、資料性能、設計方法、制圖要求等，制定出大家共同遵守的規范。機械現代設計方法簡介機械現代設計方法通常是相對傳統的設計方法而言的。現代設計方法從總體上概括為力求運用現代運用數學、運用力學、微電子學及信息科學等方面的最新成果與手段實現以下轉換：以動態的取代靜態的─如機器構造動力學計算。以定量的取代定性的─如有限元計算。以隨機量取代確定量─如可靠性設計。以優化設計取代可行性設計─如優化設計。并行設計取代串行設計─如并行設計。微觀的取代宏觀的─如微－納米摩擦學設計。系統工程法取代分部處置法─如系統工程。自動化設計取代人工設計的轉化─如計算機輔助設計。

機械現代設計方法簡介產品生命周期模型產品建模過程設計知識處置仿真技術組織算法普通原理和方法工程圖樣規范化1850190019502000內涵范疇技術面向車間設計面向規范設計方法學設計CADC3PDMU&VPD幾何模型開發規劃市場和顧客研討樣品制造實驗經濟和生態方面的評價運用評價從圖樣設計走向產品快速開發機械現代設計方法簡介工業化初期，人工繪制三維立體圖樣機械現代設計方法簡介大量消費時代，按照制圖規范繪制二維工程圖樣—面向規范化和批量消費，由人工或計算機輔助繪制。CAD三維實體建模轎車齒輪變速箱動力輸入變速齒輪變速支配桿后橋大齒輪CAD：建立數字原型巨型挖土機的數字原型CAD：建立數字原型透視汽車的內部構造CAD：建立數字原型虛擬檢修工飛機底艙的復雜管路虛擬人檢驗飛機的可維修性CAD：建立數字原型摩托車外觀的藝術渲染CAD：建立數字原型CAE：產品性能分析飛機齒輪的應力及應變分析CAE：產品性能分析凸輪軸的應力和應變分析CAE：產品性能分析并聯運動機床的應力與應變分析CAE：產品性能分析單側驅動振動繼續長兩種不同驅動方案動態特性的比較中心對稱驅動振動小瞬態動力學—汽車碰撞兩輛轎車橫向相撞思索題：思索題什么是任務載荷、