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机械零件设计的基础知识1
2020-11-21
详细介绍

  呆滞零件安排的根基学问1_呆滞/仪外_工程科技_专业材料。第2章 呆滞零件安排的根基学问 §2-1 呆滞零件的安排哀求和规则 §2-2 呆滞零件的根基失效局面 §2-3 呆滞零件安排的日常举措和程序 §2-4 呆滞零件的疲惫强度 §2-5 呆滞零件的抗断裂

  第2章 呆滞零件安排的根基学问 §2-1 呆滞零件的安排哀求和规则 §2-2 呆滞零件的根基失效局面 §2-3 呆滞零件安排的日常举措和程序 §2-4 呆滞零件的疲惫强度 §2-5 呆滞零件的抗断裂强度 §2-6 呆滞零件的轮廓强度 §2-7 呆滞零件的质料和毛坯选取 §2-8 呆滞零件安排中的圭臬化 核心: 零件的失效 质料的疲惫性子 升高零件疲惫强度的法子 合理选材 进修各种零件该当小心的题目: 实体构造; 事务特征; 紧要参数; 失效体例; 失效缘故; 避免失效的举措(法子)。 §2-1 呆滞零件的安排哀求和规则 一、性能性哀求 呆滞零件应避免正在预订寿命期内失效的哀求。 外面载荷:遵循外面理解得出的载荷称为外面载荷。 估计打算载荷:引入一个事务景遇系数以外面载荷举办 改进,改进后的载荷称为呆滞零件的估计打算载荷。 安排规则: ? ? ? ? ? ? (1)构造性能哀求 (2)强度规则 (3)刚度规则 (4)寿命规则 (5)牢靠性规则 (6)振动安定性规则 (一)构造性能哀求: 如:相联件应满意相联的哀求;支承件应满意支承的哀求等 (二)强度规则 强度是零件正在载荷用意下抵挡作怪的技能。 呆滞零件的强度规则即是保障零件所受的应力不超 过准许极限值。 具有足够的强度是呆滞零件最根基的性能之一。 ? ? [? ] ? ? ? [? ] ? ? lim S? St ?? b (? b ) ? 脆性质料 ? ? lim (? lim ) ?? S (? S ) ? 塑性质料 ?? (? ) ? 疲惫极限 ? rN rN ? lim ? lim ——极限应力 S ?、S? ——估计打算平和系数 ? b (? b )、? S (? S )——静强度 升高呆滞零件强度的举措: 1.选材及热执掌 采用更高强度的质料或选取符合的热执掌举措; 2.改动零件截面尺寸或形式 改动呆滞零件的构造尺寸和截面形式,不肯定是截 面积的改动,正在截面积稳固的情形下增大截面的惯性矩 以减小零件所受的应力。 3.合理布臵零件,裁汰所受载荷 下降载荷集结,均布载荷,裁汰附加或不须要的载荷。 4.裁汰应力集结 (三)刚度规则 y ? [ y] 变形量 许用变形量 y——能够是挠度、偏转角或挽回角 *影响刚度的身分 质料:弹性模量越大,刚度越大 构造:截面形式、支持体例及位臵、增强肋预紧安装 (四)寿命规则: 零件平常事务所延续的时光称为零件的寿命。 影响零件寿命的身分: 疲惫、侵蚀和磨损 疲惫强度极限或额定载荷已举动零件疲惫寿命的估计打算规则。 侵蚀、磨损目前尚无牢靠的估计打算举措 (五)、牢靠性规则 零件的牢靠度——即是正在法则的行使时光内(寿命) 和预订的处境下,零件可以平常地完毕其性能的概率。 平常数N R= 总件数N 0 早期失效阶段:初 始裂纹、装配不正 确、未磨合等 对应损坏阶段:磨 损、侵蚀、疲惫裂 纹等,实时调动失 效零件,守时小、 中、大修。 λ—失作用, λ=f(t) ? I 0 早期失 效阶段 (跑合) II 平常使 用阶段 (安定) III 对应损 坏阶段 (快速) t 浴盆弧线 (六)振动安定性规则 哀求呆滞振动频率fp远离呆滞的固有频率f, 迥殊是一阶固有频率f,即 f p ? 0.85 f , 如不满意可接纳的法子: f p ? 1.15 f 1)改动呆滞及零件的刚度; 2)接纳减振法子 。 二、构造工艺性哀求:便于修设、安装、拆卸和维修 工艺性:毛坯、修设、安装和拆卸以及临盆批量相闭 三、经济性哀求:省时、省料 经济性:下降打发、简化构造、裁汰工时 、工艺性好 推广零件经济性的法子: 1.采用便宜而充裕的质料; 2.裁汰质料的破费量和加工工时; 3.采用圭臬化零部件; 4.采用组合构造代庖完全构造。 四、其他哀求: 质地小哀求 大转动惯量的哀求 防污染、妆点哀求等 §2-2 呆滞零件的根基失效局面 ?失效:不行完毕所法则的性能。 ?分类1:遵循零件失效后能否再行行使分: 毁伤性失效和非毁伤性失效: ?毁伤性失效 ?零件发作了本质性的损坏。如轮齿断裂,带断裂等。 ?非毁伤性失效 ?零件未发作本质性的损坏,只是片刻遗失了出力。如螺 纹松动,带打滑、链传动脱链等。对事务条款、装配方 式举办合适的调解,零件仍能平常的事务。 §2-2 ?完全失效 呆滞零件的根基失效局面 分类2:完全失效和轮廓失效 完全断裂是指零件正在载荷用意下,其紧急截面的应力高出零 件的强度极限而导致的断裂,或正在变应力用意下,紧急截面发作 的疲惫断裂。 齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 ?过大的剩余变形 当用意于零件上的应力高出了质料的屈膝极限,零件将出现剩余变形。 齿轮齿面塑形变形 轴承外圈塑性变形 ?轮廓失效 ? 发作于轮廓的失效。如磨损、点蚀,轮廓压溃等。 零件的轮廓作怪紧要是侵蚀、磨损和接触疲惫(点蚀)。 轴瓦磨损 齿面接触疲惫 作怪平常事务条款惹起的失效 有些零件只要正在肯定的事务条款下才略平常的事务,如: 液体摩擦的滑动轴承,只要正在存正在完善的润滑油膜时才略平常事务。 带传动只要正在通报的有用圆周力小于临界摩擦力时才略平常事务。 高速转动的零件,只要正在转速与转动件编制的固有频率避开一个合适 的间隔才略平常事务。 零件正在事务时会发作哪一种失效,这与零件的事务处境、载荷性 质等良众身分相闭。 有统计结果声明,日常呆滞零件的失效紧要是因为疲惫、磨损、 侵蚀等身分惹起。 §2-3 呆滞零件安排的日常举措和程序 一、呆滞零件的安排举措 安排的举措: 外面安排 体会安排 模子实行安排 (1)安排估计打算: (2)校核估计打算: SF A≥ σ lim σ= F ≤? σ ? A A—截面积 S—平和系数 F—载荷 σlim —极限应力 σlim F≤ SA Sca ? ? lim ? max ? ? ?S ? ? max Sca——平和系数估计打算值 体会安排 遵循对某类零件已有的安排与行使试验而归结出的体会 公式和数据,或用类比的举措所举办的安排,称为体会安排。 体会安排对那些行使哀求更正不大而构造形式已范例化的零 件 (如箱体、机架等),是很有用的安排举措。 模子实行安排 对待极少尺寸很大、构造纷乱、工况条款特别而又难以 举办外面估计打算的紧急零部件 ( 如极少重型完全呆滞零件 ) , 为了升高安排的牢靠性,可采用模子实行安排的举措。即把 开头安排的零部件或呆板遵循似乎外面做成小模子或小尺寸 样机,经历实行稽核其职能,博得须要的数据,然后遵循实 验结果对安排举办渐渐的改正,使其到达完美。云云的流程 称为模子实行安排。 二、 呆滞零件安排的日常程序 ① 遵循零件的行使哀求选取零件的类型和构造; ② 遵循呆板的事务哀求,估计打算用意于零件上的载荷; ③ 理解失效局面,并确定估计打算规则,通过估计打算确定零件 的根基尺寸或紧要参数; ④ 选取符合质料; ⑤ 确定零件的紧要尺寸; ⑥ 零件构造细化; ⑦ 校核估计打算; ⑧ 绘出零件的事务图; ⑨ 标出须要的工夫条款,编写仿单。 呆滞零件安排的日常程序 行使哀求 选取零件类型 估计打算用意载荷 事务技能估计打算 进修各种零件应 该小心的题目: 实体构造; 事务特征; 紧要参数; 失效体例; 失效缘故; 避免失效的举措 (法子)。 几何尺寸估计打算 构造安排 选取质料 失效理解 估计打算规则 工夫文献 事务图 仿单 §2-4 呆滞零件的疲惫强度 一起的零件都必需满意强度哀求,于是强度 规则是安排呆滞零件时最根基的规则。呆滞零件 具体定分为静应力强度和 变应力强度(疲惫强度)。 呆滞零件正在通盘寿命事务周期内所受应力次数小 于103次,可按静强度举办安排估计打算,不然应按 疲惫强度举办估计打算。 §2-4 呆滞零件的疲惫强度 疲惫作怪 呆滞零件正在轮回应力用意下。假使轮回应力的σmax <σb ,而 应力的每次轮回也还是会对零件变成轻细的毁伤。随应力轮回次数 的推广,当毁伤累积到肯定水准时,正在零件的轮廓或内部将展现 (萌生)裂纹。之后,裂纹又逐步扩展直到发作齐备断裂。这种缓 慢变成的作怪称为 “疲惫作怪”。 “疲惫作怪”。--是轮回应力用意下零件的紧要失效局面。 以折弯水准不相似来控 制其所受应力巨细,分 别纪录从早先到折断所 需的轮回次数 疲惫作怪的特征 a) 疲惫断裂时:受到的σmax低于σb,以至低于σs 。 b) 断口经常没有明显的塑性变形。岂论是脆性质料,仍旧塑 性质料,均浮现为脆性断裂。—更具猛然性,更紧急。 c)疲惫作怪是一个毁伤累积的流程,需求时光。寿命可估计打算。 d) 疲惫断口分为两个区:疲惫区和脆性断裂区。 脆性断裂区 疲惫源 腻滑的疲惫区 粗疏的断裂区 疲惫区 疲惫源 疲惫纹 两个观念: 1)质料的疲惫极限σrN : 正在应力比为 r 的轮回应 力用意下,应力轮回 N 次后,质料不发作疲惫作怪 时所能秉承的最大应力σmax(τmax) 。(变应力的巨细 可按其最大应力举办较量) 2)疲惫寿命N: 质料疲惫失效前所始末的应力循 环次数。 r区别或 N 区别时,疲惫极限 σrN 则区别。 正在疲惫强度估计打算中,取 σlim = σrN 。 呆滞零件疲惫强度的两种估计打算举措 1、平和—寿命安排 正在法则的事务时光内,禁止许零件展现疲惫裂纹, 一朝展现即为失效。可按σ—N弧线举办有限寿命和疲 劳寿命疲惫估计打算,这也是本章先容的估计打算举措。 2、作怪—平和安排 准许零件存正在裂纹并徐徐扩展,但须保障正在法则的 事务周期内,仍能平和牢靠地事务。可按疲惫裂纹寿命 估计打算。 一、交变应力的描摹 应力随时光作周期性瓜代转折的应力叫作交变应力。 ?m ─均匀应力; ?a ─应力幅值; σmax ─最大应力; σmin ─最小应力; r ─应力比(轮回性子) ?m ? ? max ? ? min 2 ?a ? ? max ? ? min 2 ? min r? ? max 描摹秩序性的交变应力可有5个参数,但此中只要两个参数是独立的。 变应力参数 下图给出了日常情形下安定轮回变应力谱的应力转折秩序。 ? ?a 0 ?min ?m ?max t ? 0 ?min ?a ?m t ?max 安定轮回变应力 上图给出了日常情形下安定轮回变应力谱的应力转折 秩序。零件受周期性的最大 应力?max及最小应力?min用意, 其应力幅为?a,均匀应力为?m,它们之间的闭联为 ? max ? ? m ? ? a ? ?a 0 ?min ?m ?max ? 0 ?min ?a ?m t ?max ? min ? ? m ? ? a ? max ? ? min ?m ? 2 ? max ? ? min ?a ? 2 t 安定轮回变应力 ? min r? ? max 法则:1、?a总为正值; 2、r —轮回性子,-1≤ r ≤ +1。 由此可知,一种变应力的景遇,日常地可由?max、?min、 ?m、?a及r五个参数中的随意两个来确定。 几种特别的变应力 ? 静应力 0 ?m t 静应力 ?max= ?min= ?m ?a=0 r = +1 ? 对称轮回 变应力 ? ?max 0 ?min t 对称轮回变应力 ??max?=??min?=?a ?m=0 r = -1 脉动轮回变应力 ?min=0 ?a=?m=?max/2 r=0 脉动轮回 变应力 ?m 0 ?min ?max t 不属于上述三类的应力称为非对称轮回应力,其r正在+1与-1之间, 它可看作是由第一类(静应力)和第二类(对称轮回应力)叠加而成。 【例】 已知:?max=200N/mm2,r =-0.5,求:?min、?a、?m。 解: ? min ? r ? ? max ? ?0.5 ? 200 ? ?100 ?a ? ? max ? ? min 2 200 ? 100 ? ? 150 2 ?m ? ? max ? ? min 2 ? 200 50 0 ?a 200 ? 100 ? ? 50 2 ?max ?m t -100 ?min 【例】 已知:?a= 80N/mm2,?m=-40N/mm2 求:?max、?min、r、画图。 解: max ? ? m ? ? a ? ?40 ? (?80) ? ?120 ? ? min ? ? m ? ? a ? ?40 ? (?80) ? 40 ? min 40 1 r? ? ?? ? max ? 120 3 ? 40 0 ?min ?a -120 t -40 ?m ?max 【例】 如图示转动轴,求截面A上?max、?min、?a、?m及r。 Pr=6000 A Px=3000N 150 l=300 d=50 ?b弯曲应力 解:Pr ? A:对称轮回变应力 Pr l ? M 2 2 ? 6000? 300 ? 36 N m m2 ?b ? ? ? W 0.4 ? 503 3 ?d 32 Px ? A:静压力 ?c ? Px 1 ? ?d 2 4 ? ? 3000 1 ? ? ? 502 4 ? ?1.528N m m2 ? max ? ?? b ? ? c ? ??? b ? ? c ? ? ?37.528 ? min ? ? b ? ? c ? ? b ? ? c ? 34.472 ? a ? ? b ? 36 ? m ? ? c ? ?1.528 r ? ?0.919 ? 36 ?b 0 -36 t + 0 -1.528 ?c t ? ? 34.472 = 0 ?a ?m t -37.528 Pr(对称轮回) Px(静应力) 合成后(安定轮回变应力) 呆滞零件的疲惫强度估计打算(学习) 一、选取题 1、下列四种陈述中 是确切的。 4 (1)变应力只可由变载荷出现; (2) 静载荷不行出现变应力; (3) 变应力是由静载荷出现; (4) 变应力是由变载荷出现, 也能够由静载荷出现。 2、 煽动机连杆横截面上的应力转折秩序如图所示,则该变应 力的应力比r为 2 。 (1)0.24;(2)-0.24;(3)-4.17;(4)4.17。 ? 0 31.2N/mm2 t -130N/mm2 3、煽动机连杆横截面上的应力转折秩序如题3图所示,则其应力幅?a宁静 均应力?m不同为 2 。 (1)?a=-80.6Mpa,?m=49.4Mpa; (2)?a=80.6Mpa,?m=-49.4Mpa; (3)?a=49.4Mpa,?m=-80.6Mpa; (4)?a=-49.4Mpa,?m=-80.6Mpa。 4、 变应力性子?max、?min、?m、?a及r等五个参数中的随意 2 来描摹。 (1)一个;(2)两个;(3)三个;(4)四个。 5、、呆滞零件的强度条款能够写成 3 。 ? 0 31.2N/mm2 t -130N/mm2 ? (1)? ? ?? ? , ? ? ? ? 或 ? (2)? ? ?? ? , ? ? ? ? 或 ? (3)? ? ?? ? , ? ? ? ? 或 ? (4)? ? ?? ? , ? ? ? ? 或 S? ? ?S ?? , S? ? ?S ?? S? ? ?S ?? , S ? ?S ? ? ? S? ? ?S ?? , S? ? ?S ?? S? ? ?S ?? , S? ? ?S ?? 6、不停径d=18mm的等截面直杆, 杆长为800mm,受静 拉力F=36kN,杆质料的屈膝点? s=270Mpa, 取许用安 全系数[S]?=1.8, 则该杆的强度 3 。 (1)亏欠;(2)恰巧满意哀求;(3)足够。 7、正在举办疲惫强度估计打算时,其极限应力应为质料的 2 。 (1)屈膝点; (2)疲惫极限; (3)强度极限; (4)弹性极限。 二、理解与忖量题 1、什么是变应力的应力比r?静应力、脉动轮回变应力和对 称轮回变应力的r值各是众少? 解: r ? ? min ? max 静 应 力: r静=+1 ; 脉动轮回: r脉= 0 ; 对称轮回变应力: r = -1 。 2、图示各应力随时光转折的图形不同体现什么类型的应 力?它们的应力比不同是众少? ? ?max ? ?a 0 a) 0 t ?min b) ?m ?max t ? ?a 0 ?min=0 c) ? ?m ?max t 0 ?m=0 d) ?a ?max t 解:a)静应力r=1; b)非对称(或安定)轮回变应力 0 r +1; c)脉动轮回r = 0; d)对称轮回r=-1。 二、质料的疲惫弧线 ? -N 疲惫弧线 ?max A B 低周疲惫区 C 有限寿命区 D N B ? 103 NC ? 104 ND 无穷寿命区 N 弧线上各点体现正在相应的轮回次数下,不出现疲惫失效的最大应力 值,即疲惫极限应力。从图上能够看出,应力愈高,则出现疲惫失效的 轮回次数愈少。 AB段 ?max 根基稳固,应力轮回次数N≤103,静应力 BC段 N≤104,带有塑性变形的疲惫,低周疲惫(或应变疲惫) CD段 N>104 高周疲惫, 有限寿命区 D点此后 ND>106 ~ 25×107 无穷寿命区 ? r ≦ 良久疲惫极限 正在作质料试验时,常取一法则的应力轮回次数N0,称为轮回基数, 把相应于这一轮回次数的疲惫极限,称为质料的良久疲惫极限,记为?-1 (或?r)。 正在有限寿命区的疲惫弧线所对应的各点 的应力值,为有限寿命条款下的疲惫极限 ?rN 。 所谓“无穷”寿命,是指零件秉承的变应力秤谌 低于或等于质料的疲惫极限?-1,事务应力总轮回次 数可大于N0,零件将永世不会出现作怪。 对低碳钢而言,轮回基数N0=106~107; ?-N疲惫弧线 对合金钢及有色金属,轮回基数N0=108或(5×108); 变应力? 与正在此应力用意下断裂时的轮回次数N之间有以下闭联式: m ? rN ? N ? C 此式称为疲惫弧线方程(或?—N弧线方程)。此中: ?rN— r=-1时有限寿命疲惫极限应力; N —与?rN对应的轮回次数; NC ≤N ≤ ND m —与质料相闭的指数; C —实行常数;(m、c遵循实行数据通过数理统计获得)。 由上式,对待区别的应力秤谌,可写出下式: ? ? N ? ? ? N0 m rN m r 因此质料的有限寿命(即寿命为N时)的疲惫极限?rN则为: ? rN ? ? r ? m N0 N ? ? r KN 操纵上式,可求得区别轮回次数N时的疲惫极限值?rN, kN称为寿命系数。 K N ? m N0 N 当N<N0时,KN≥1; 当N≥N0时,KN=1。 正在估计打算钢材的弯曲和拉压疲惫时,可取m=6~20,初算时常取 m=9;中等尺寸零件取N0= 5×106;大尺寸零件取N=107。 【例】:某零件采用塑性质料,?-1=268N/mm2(N0=107,机械零部件举例m=9),当 事务应力 ?max=240(或300)N/mm2,r=-1,试按下述条款求质料的疲 劳极限应力,并正在 ?—N弧线上定性标出极限应力点和事务应力点,Sca。 (1)N=N0 (2)N=106 解: ? ?1N ? ? ?1 ? m N0 N ? kN ? ? ?1 ? N ? N0 ? N ? 106 ? ? max ? ? ?1 ? 268N / m m2 ? max ? 268? 9 107 106 ? 346N / m m2 ? ?1N ? ?1 268 Sca ? ? ? ? 1.12 ?a 240 240 346 Sca ? ? 1.44 240 ? 346 300 ?-1=268 240 N=106 N0=107 N 当 ? max ? 300 时: N ? 10 6 346 Sca ? ? 1.15 300 N ? N0 Sca ? 268 ? 0.89 将会失效。 300 三、等寿命疲惫弧线(极限应力线图) 以上所商榷的 ?—N弧线,是指对称应力时的失效秩序。 对待非对称的变应力,必需琢磨轮回性子r对疲惫失效的影响。 区别r时,σrN、σr区别: lg ? rN 由左图可知,正在相 同的N下,区别的r 有区别的σrN。 r ? 0.5 r?0 r ? ?1 r N0 lg N ? rN ?r 三、等寿命疲惫弧线(极限应力线图) 正在作质料试验时,经常是求出对称轮回及脉动轮回的疲惫 极限 ? -1及 ? 0,把这两个极限应力标正在 ?m—?a坐标上 工程中常采用简化的极限应力争 ?m-?a图 A (0, ??1 ) 2 M (?m , ?a ) ?m ??a ? ?max ? ?r 双折线 Goodman简化弧线; ( , ) G 2 450 450 C(?S ,0) 已知σ-1、 σ0、 σs 极限应力争 A G C 三、等寿命疲惫弧线(极限应力线图) 正在作质料试验时,经常是求出对称轮回及脉动轮回的疲惫极 限s-1及 ? 0,把这两个极限应力标正在 ? m— ?a坐标上(下图)。 ?a A? D? ?-1 ?0/2 0 45? ?0/2 ?m 质料的极限应力线图 因为对称轮回变应力的均匀应力? m= 0,最大应力等于 应力幅,于是对称轮回疲惫极限正在图中以纵坐标轴上的A?点来 体现。 因为脉动轮回变应力的均匀应力及应力幅均为? m= ? a= ? 0/2,于是脉动轮回疲惫极限以由原点0所作45?射线上的D? 点来体现。 ?a 相联A?、D?得直线A?D?。 因为这条直线与区别轮回性子 时举办试验所求得的疲惫极限 应力弧线很是亲近,于是直线 A?D?上任何一点都代外了肯定 轮回性子时的疲惫极限。 A? ?-1 疲惫失效区 D? ?0/2 平和区 0 G? 塑性失效区 C ?m 45? ?0/2 ?s 45? 质料的极限应力线图 横轴上任何一点都代外应力幅等于零的应力,即静应 力。取C点的坐标值等于质料的屈膝极限 ?s,并自C点作一 直线?夹角,交A?D?延迟线于G?,则CG?上 任何一点均代外 ?max= ?m+ ?a= ?s 的变应力景遇。 于是,零件质料(试件)的极限应力弧线即为折线 A?G?C。质料中发作的应力如处于OA?G?C区域以内,则外 示不发作作怪; 直线A?G?的方程,由已知两点坐标A?(0, ? -1)及 D?( ? 0/2, ? 0/2)求得为(疲惫区): ? ? ?1 ? ? a ? 2? ?1 ? ? 0 ?0 ? ?m ?-1 ?0/2 ?a A? D? G? 45? ?0/2 ?s 令 ?? ? 2? ?1 ? ? 0 ?0 45? C 0 ?m ? ? ? ?1 ? ? a ??? ? ? m 碳钢? ? ? 0.1 ~ 0.2 ??—试件的质料性子(等效系数、折算系数) 合金钢 ? ? 0.2 ~ 0.3 ? 直线G?C方程为(静强度区): ? ? ?m ??a ? ?s 四、影响呆滞零件疲惫强度的紧要身分 正在这里小心一下试件和零件是有区其余。 前面讲的疲惫极限应力争只针对质料试件,不琢磨 形式、尺寸等等。本质上质料做成零件此后,就会有不 同形式、区别尺寸等新的身分,这些新的身分会对零件 的疲惫强度有影响。 这些身分的影响使得零件的疲惫极限要小于质料试 件的疲惫极限。影响零件疲惫强度的身分良众,征求材 料职能、应力轮回性子r、应力集结、零件尺寸、轮廓状 态、处境介质、加载挨次、加载频率等。 咱们采用什么主意来琢磨这些身分对疲惫强度的影 响呢?——“根基外面+改进系数”——的主意。 应力集结、零件尺寸和轮廓状况三项身分对呆滞零件 的疲惫强度影响最大! ? k? ? 1 1 ? K? ? ? ? ? 1? ?? ?? ? ?? ? q ? k? ? 1 1 K? ? ? ? ? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? q 1、应力集结系数 (1)有用应力集结系数k σ ( kτ ) 零件受载时,正在几何形式突变处(直角、凹槽、孔 等)要出现应力集结; 零件质料区别时,对应力集结的敏锐水准区别。 正在应力集结处(图),最大限制应力σmax与外面应力 σ的比值称为外面应力集结系数。指教材P.33.34.外2—2、 外2—3 ασ = σmax / σ 对应力集结的敏锐还与零件质料相闭,强度极限越高的 钢对应力集结越敏锐,相反铸铁因为内部结构不匀称,对应 力集结的敏锐性亲近于零。 是以,常用有用应力集结系数k σ 、kτ 来琢磨应力集结对疲惫强度的影响。 k? ? 1 ? q(?? ? 1), k? ? 1 ? q(?? ? 1) 式中: ασ、ατ-琢磨几何形式的外面应力集结系数,指教 材P.33.外2—2和外2—3 ; k σ 、kτ -指教材P.36.外2—4 q -质料的敏锐系数,指教材P.35图2—8 。 (2)下降应力集结的法子 ?减缓零件尺寸突变; ?增大过渡圆角半径; ?推广卸载构造; ?选用对应力集结不敏锐的质料。 (3)估计打算时,若统一截面上同时有几个应力集 中源,则采用此中最大的有用应力集结系 数举办估计打算。 2、零件尺寸及截面形式系数 零件尺寸越大,其疲惫强度越低,这种地步称为尺寸效应。 其缘故是因为尺寸大时,质料晶粒粗,展现缺陷的概 率大,机加工后轮廓冷作硬化层(对疲惫强度有利)相对 较薄,疲惫裂纹容易变成。 零件的尺寸效应对疲惫强度的影响用尺寸系数εσ、ετ 来体现,其值越小体现疲惫强度下降越大. 钢材的尺寸系数查教材P.37图2—9和2—10。 3、轮廓质地系数 零件的轮廓状况征求轮廓粗疏度和外 面执掌的情形.轮廓粗疏度值越小(越腻滑) 疲惫强度越高。 轮廓状况对疲惫强度的影响用轮廓状 态系数βσ、βτ来体现。 βσ=σ-1β/σ-1 σ-1β—区别轮廓质地零件的弯曲疲惫极限 从左图可看 βσ 出,钢的强度越 高,轮廓越粗疏, 轮廓状况系数越 低,倒霉影响越 大。 于是,用高强度合金钢修设的零件,为使其 疲惫强度有所升高,轮廓应有较高的加工质地。 4、轮廓加强系数 零件的轮廓举办加强执掌,如化学热执掌、轮廓硬化处 理、轮廓淬火等,将有用地升高零件的疲惫强度。 加强执掌对疲惫强度的影响用加强系数βq 来体现。 βq=σ-1q/σ-1 σ-1q—加强执掌后零件的弯曲疲惫极限 改进轮廓状况的法子: ?热执掌工艺:淬火、渗碳、渗氮等; ?冷作工艺:扔光、喷丸、滚压等。 5、 归纳影响系数 试验阐明:应力集结、尺寸效应和轮廓状况都只对应力幅σa 有影响,对均匀应力σm没有影响。 为此,可将这四个系数兼并为一个系数-归纳影响系数(1): ? k? 1 ? 1 K? ? ? ? ? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? q ? k? 1 ? 1 K ? ? ? ? ? 1? ?? ?? ?? ? ? ? q 估计打算时零件的事务应力幅乘以归纳影响系数,或者质料的极限应力幅 除以归纳影响系数。云云就琢磨了此四个身分对零件疲惫强度的影响。 以对称轮回弯曲疲惫为例,零件的弯曲疲惫极限应力值σ-1e为: σ-1e = σ-1/Kσ 归纳影响系数越大,对零件疲惫强度的减少越告急。质料的极 限应力幅除以归纳影响系数体现零件本质许用的事务应力幅。 五、零件的疲惫极限应力争 前面获得的简化疲惫极限应力争折线A’B’G’S,那只是 质料试件的疲惫极限应力争。正在本质中是各个零件,咱们又 明白试件和零件又是区别的,起码相差一个归纳影响系数。 其余,试件的简化应力争是正在N0=107试验获得的,而 本质零件的事务轮回次数N(即寿命)五颜六色,是以零件 的疲惫极限还要琢磨寿命系数kN(对N≠N0时的改进)。云云 咱们就把试件的疲惫极限应力争转化成了零件的疲惫极限应 力争。 试验声明,归纳影响系数只对极限应力幅有影响,而对 均匀应力没有影响;而寿命系数对极限应力幅和均匀应力均 有影响。 塑性质料的简化疲惫极限应力争,若琢磨了影响疲惫强度 的归纳影响系数kσ 或kτ 后,便获得许用疲惫极限应力争。 呆滞零件的疲惫强度估计打算1 归纳影响系数只对极限应力幅有影响,极限应力弧线的 SG 局部,因为是根据静应力的哀求来琢磨的,故不须举办 改进。 σa (0,σ-1) A’ 简化疲惫极限弧线=σ’a+υσσ’m B’(σ0/2,σ0/2 ) (0, ? ?1 k? ) A B( ’ ? 0 G? 0 2 2k? , 许用疲惫极限弧线=kσσ’a+φσσ’m ) G 屈膝极限弧线 σS=σ’a+σ’m o S(σS,0) σm 本质上,折线A’B’G’S还不是零件的许用疲惫极限 ? [? ] ? lim ,折线A’B’G’S 应力。从界说上看,许用应力 [ s] 只琢磨了归纳系数,还未琢磨许用平和系数。 方针:获得折线A’B’G’S的方针是用来估计打算零件的平和 系数,校核零件的疲惫强度。 σa (0,σ-1) A’ 简化疲惫极限弧线=σ’a+υσσ’m B’(σ0/2,σ0/2 ) (0, ? ?1 k? ) A B( ’ ? 0 G? 0 2 2k? , 许用疲惫极限弧线=kσ σ’a+φσσ’m ) G 屈膝极限弧线 σS=σ’a+σ’m o S(σS,0) σm 六、单向安定变应力下呆滞零件的疲惫强度估计打算 安定变应力状况:呆滞零件正在事务流程中所受的应力的应力 幅和均匀应力都是定值,称该应力状况为安定变应力状况。 ?a 疲惫强度线AG的方程为: Kσσ’a+ ψσσ’m=σ-1 疲惫强度线 A M ?a D G N ?m C ?m 零件的事务应力正在极限应力线图坐标上的位臵 σ S = σ a+ σ m 式中:?’a、?’m 为AG上随意点的坐标,即零件的极限应 力。 ※呆滞零件的疲惫强度与最大应力相闭,还与应力的转折规 律相闭。强度估计打算时所用的极限应力应是零件的极限应力曲 线(AGC)上的某一个点所代外的应力。毕竟用哪一个点来 体现极限应力才算符合,这要遵循应力的转折秩序来决计。 估计打算呆滞零件疲惫强度的程序: 1)由外载荷估计打算?max 、?min ?m 、?a——事务应力; 2)将事务应力?m、?a标正在零件极 限应力争上,得事务应力点: M( ?m,?a ) ? ? M ??? me , ? ae ? M ?? m , ? a ? 3)确定事务应力点M( ?m,?a )所对应的 零件的极限应力点 M?( ?me ? ,?ae ? ) 4)估计打算平和系数:Sca 零件的极限应力 ? ? lim ? max ? ? ?S ? ? max ? ? ? ? lim ? ? max ? ? me ? ? ae 零件的极限应力点具体定: 按零件的加载体例分 ? 变应力的应力比仍旧稳固, 即:r = C ? 变应力的均匀应力仍旧稳固,即:?m = C ? 变应力的最小应力仍旧稳固,即:?min = C 1、变应力的轮回性子仍旧稳固,即r=C(比方绝大无数 转轴中的应力状况); ? r=C Fr 0 t ? a ? max ? ? min 1 ? r ? ? ? C? ? m ? max ? ? min 1 ? r ? a ? C ?? m 上式体现:r =C时,为过 坐标原点O的一条直线。 正在此直线上任何一个点所 代外的应力轮回都具有相 同的轮回性子。 ? ? M ??? me , ? ae ? M ?? m , ? a ? 1)若是OM线与AG线交于M?( ?me ? ,?ae ? ),则有: ? m? ?1 ? ? me ? K ? ? a ?? ? ? m ? a? ?1 ? ? ae ? K ? ? a ?? ? ? m ? ? M ??? me , ? ae ? M ?? m , ? a ? ? ?1 ?? a ? ? m ? ? ?1? max ? ? ? ? lim ? ? max ? ? ae ? ? me ? ? K? ? a ?? ? ? m K? ? a ?? ? ? m ? ? lim ? max ? ?1 Sca ? ? ? ?S ? ? max K? ? a ?? ? ? m 2)若是ON线与GC线交于N?( ?me ? ,?ae ? ),则有: ? ? ? ? lim ? ? max ? ? ae ? ? me ? ? s ? ? M ??? me , ? ae ? M ?? m , ? a ? N 按静应力估计打算: N? ? ? lim ? max ?s Sca ? ? ? ?S ? ? max ? m ? ? a 极限应力争分两个区: OAG: 疲惫强度 OGC: 静强度 小心:若是事务应力点正在OGC区域内,此时的极限应力即为 屈膝极限?s, 则?lin=?s,这时按静应力估计打算 2.变应力的均匀应力仍旧稳固,即 ?’m=C ? ?m=C (如振动中的弹簧) ? ? M ??? me , ? ae ? G F 0 ?m=C t M ?? m , ? a ? N? N 上式体现为:通过M(或N)点作纵轴的平 行线MM?(或NN?),则此线上任何一点代 外的应力轮回都具有类似的均匀应力值。 1)若是此线与AG线交于M?( ?me ? ,?ae ? ),则有: ? ? me ? ? m ? lim , ? ? ae ? ? ?1 ?? ? ? m K? ? ? ? ? ? max ? ? ae ? ? me ? ? ?1 ? ?K? ?? ? ?? m K? Sca ? ? lim ? max ? ?1 ? ?K? ?? ? ?? m ? ? ? ?S ? ? max K? ?? m ? ? a ? 2)若是此线与GC线交于N?( ?me ? ,?ae ? ),则有: ? ? M ??? me , ? ae ? M ?? m , ? a ? ? ? ? ? lim ? ? max ? ? ae ? ? me ? ? s 按静应力估计打算: N? N H ? ? lim ? max ?s Sca ? ? ? ?S ? ? max ? m ? ? a 小心:若是事务应力点正在HGC 区域内,则?lin=?s,这时按静应 力估计打算 极限应力争分两个区: OAGH: 疲惫强度 HGC: 静强度 3、?min=C的情形 当?min=C时,需找到一个其最小应力与事务应力的最小应力 类似的极限应力。 (比方紧螺栓联接中螺栓受轴向变载时的 ? 应力状况)。 ?min=C 0 t ?? min ? ? m ? ? a ? C ?min 是以鄙人图中,通过M(或N)点,作与横坐标轴夹角为45?的 直线,则此直线上任何一个点所代外的应力均具有类似的最小应力。 ?a A M 3’ M 45? ?minM 0 ?minN D G N3’ C I N ?m ?min=C时的极限应力 3.变应力的最小应力仍旧稳固?min=C M? M ?? m , ? a ? 45? (如受轴向变载荷的 紧螺栓的应力状况) ?minM ? min ? ? m ? ? a ? C 式体现为:过 M点与横坐轴夹角45°的一条直线)若是此线与AG线交于M?( ?me ? ,?ae ? ),则有: ? ? K? (? m ? ? a ) ? ?? ? (? m ? ? a ) ? ? ? me ? ?1 , ? ae ? ?1 K ? ?? ? K ? ?? ? ? ?1 ? ?K? ?? ? ??? m ? ? a ? ? ?1 ? ?K? ?? ? ?? min ? ? ? ? lim ? ? max ? ? ae ? ? me ? ? K? ? ? ? K? ? ? ? S ca ? ? lim ? max 2? ?1 ? ?K ? ? ? ? ?? min ? ? ? ?S ? max ? max ?K ? ? ? ? ??2? a ? ? min ? 2)若是此线与GC线交于N?( ?me ? ,?ae ? ),则有: ? ? ? ? lim ? ? max ? ? ae ? ? me ? ? s 按静应力估计打算: M? M ?? m , ? a ? 45? N? N ? ? lim ? max ?s Sca ? ? ? ?S ? ? max ? m ? ? a 小心:若是事务应力点正在IGC区域内, 则?lin=?s,这时按静应力估计打算 I 极限应力争分两个区: OAGI: 疲惫强度 IGC: 静强度 同样,根据上述方 法可写出剪应力的疲惫 强度估计打算公式。略… 七、双向安定变应力下呆滞零件的疲惫强度估计打算 双向安定变应力 ——零件正在统一截面上同时用意有同 相位的法向及切向对称轮回安定变应力 ? a 及 ? a S? ? S?ca ? ?1 ? ?1 ? S? ? S?ca ? K? ? a ????m K?? a ????m 复合平和系数 Sca ? S? S? S? ? S? K? 2 2 ?S 八、 单向担心定变应力时的疲惫强度估计打算 担心定变应力状况是指应力幅和均匀应力中起码有一个不是定值 的应力状况。 非秩序性 用统计举措举办疲惫强度估计打算 汽车弹簧 担心定变应力 按毁伤累积假说举办疲惫强度估计打算 秩序性 机床、呆滞手 秩序性担心定变应力 Miner假说(疲惫毁伤累积假说)——零件正在非安定变应力 用意下,其毁伤是渐渐累积的,当累积到肯定水准就发作疲惫 作怪。则应力 σ1 每轮回一次对质料的毁伤率即为1/N1,而轮回 了n1次的σ1对质料的毁伤率即为n1/N1。如许类推,轮回了n2次 的σ2对质料的毁伤率即为n2/N2,……。 正在σ1用意下的 数学外达式: 本质轮回数 n1 n 2 nz 毁伤率 F? ? ? ??? ? ?1 N1 N 2 Nz 正在σ1孤独用意下 z 的失效轮回数 ni F?? ?1 Ni i ?1 证据:1.当各个用意的应力幅无 强壮分歧以及无短时的热烈过载 时,上述秩序是确切的; 2.当各级应力用意巨细的 先后挨次区别时, ni ? N ? 0.7 ~ 2.2 i ?1 i z 遵循疲惫毁伤率等效的条款: n1 n2 nz N 0 F? ? ? ??? ? ? N1 N 2 N z Nv §3-4 (Miner假说) m m ? 1m n1 ? 2 n2 ? zm nz ? ca N 0 ? m ? ??? ? m ? m m ? 1 N1 ? 2 N 2 ? z N z ? ca N v =常数C m ? 1m n1 ? ? 2m n2 ? ??? ? ? zm nz ? ? ca N 0 ?? i ?1 z m i i n ? ? N0 m ca ? ca ? m 1 z ni? im ? N 0 i ?1 故,平和系数: ? ?1 Sc? ? ?S ? ca 九、 升高呆滞零件疲惫强度的法子 下降零件上的应力集结是升高零件疲惫强度的首要法子 呆滞零件的疲惫强度估计打算5 正在弗成避免地要出现较大应力集 中的构造处,可采用减载槽来降 低应力集结的用意。 减载槽 正在归纳琢磨零件的职能哀求和经 济性后,采器材有高疲惫强度的质料,并配以合适的热执掌和各式 轮廓加强执掌。 合适升高零件的轮廓质地,迥殊是升高有应力集结部位的轮廓加工 质地,须要时轮廓作合适的防护执掌。 尽能够地裁汰或排斥零件轮廓能够发作的初始裂纹的尺寸,对待延 长零件的疲惫寿命有着比升高质料职能更为明显的用意。 总 结 1、正在处分变应力下零件的强度题目叫疲惫强度。 零件里经常用意的都是变应力,于是其行使更为寻常。 2、疲惫强度和哪些身分相闭=f(N,r,K?,质料,局面) 疲惫强度比静强度纷乱得众。 3.三大外面一假说: 疲惫弧线——处分对称轮回变应力的强度估计打算题目; 极限应力争——对称?非对称的闭联; 复合极限应力争——复合和简陋应力的闭联; Miner法例——安定和非安定应力的闭联; 4.强度估计打算式 对 称 S? ? ? ?1 ? Smin K? ? ? a S? ? 简陋 r?C 非对称 安定 ?m ? C ? ?1 K? ? ? a ? ? ? ? ? m ? min ? C 复合 变应力 Sca ? ? ?1 S? ? S? 2 S? ? S?2 K? 担心定 S ? K? ? ks ? ? 1 ? Smin 【例】某轴只受安定交变应力用意,事务应力? max=240MPa, ? min=-40MPa 质料的呆滞职能?-1 =450MPa , ?s= 800MPa , ?0= 700MPa ,轴上紧急截面的 k?=1.3 ,ε?=0.78 ,β?=1 。 (1)绘制质料的简化极限应力争; (2)用作图法求极限应力及平和系数(按r=c加载和无穷寿命 琢磨); (3)取[S]=1.3,试用估计打算法验证作图法求出的?’a,?’m 及S 值,并校验此轴是否平和。 解: (1)绘制质料的极限应力争 σa A(0,450) B(350,350) S(800,0) A(0,450) B(350,350) E 135° O σm S(800,0) (2)绘制零件的极限应力争 σa A(0,450) B(350,350) S(800,0) A(0,450) σ-1e= σ-1/Kσ= 450/1.67=270 Kσ=(kσ/εσ+1/βσ-1)/βq =(1.3/0.78+1-1)=1.67 A’(0,270) B’ (350,210) S (800,0) B(350,350) A'(0,270) E B'(350,210) 135° O S(800,0) σm (3)正在图上标失事务应力点M ?m ? ? max ? ? min 2 240 ? 40 ? ? 100MPa 2 ?a ? ? max ? ? min 2 240 ? 40 ? ? 140MP a 2 事务应力点的坐标为M(100,140) (4)由作图法求极限应力及平和系数 (2)绘制零件的极限应力争 σa A(0,450) B(350,350) S(800,0) A(0,450) B(350,350) A'(0,270) M' E A'(0,270) B'(350,210) S(800,0) M(100,140) M'(170,241) B'(350,210) M(100,140) 135° O σm OM ? 291 S? ? S?a ? ? ? 1.71 OM 170 S(800,0) (5)用估计打算法验证 ? ? a 1? r tan? ? ? ? 1? r ?m k ? 1 ? ? N ?1 ? ? ?a ??? m (k? ) D (k? ) D ? ?a ? ? ?m ? min ? 40 r? ? ? ?0.167 ? max 240 1 ? 0.167 ? ? 1.4 1 ? 0.167 (k ? ) D ? ? ? ?? k? ? 1.3 ? 1.667 0.78 ? 2 ? 450 ? 700 ? ? m ?a ? ?m ?? ? ? ? 0.2857 ?a ?0 700 k N? ?1 450 ? ?? a ? ? ? 240.5MPa ? 100 (k? ) D ?? ? m 1.667 ? 0.2857 ? ?a 140 ? ? a 240.5 ? ?m ? ? ? 171.8MPa 此轴疲惫强度到达平和哀求 2? ?1 ? ? 0 1.4 1.4 k N? ?1 450 S?a ? ? ? 1.718 ? ?S? ? 1.3 (k ? ) D ? a ? ? ? ? m 1.667 ? 140 ? 0.2857 ? 100 § 2-5 呆滞零件的抗断裂强度 低应力脆断:正在事务应力小于许用应力时发作的猛然断裂。 断裂力学:切磋带有裂纹或带有尖缺口的构造或构件的 强度和变形秩序的学科。宏观裂纹。 断裂力学创设了构件的裂纹尺寸、事务应力以及质料抵 抗裂纹扩展技能三者之间的定量闭联。 理解程序: 1)确定初始尺寸a1; K I ? Y? a 2)理解事务载荷,确定裂纹顶端的应力强度因子KI; 3)通过断裂力学实行,测定构件质料的断裂韧度KIc; 4)对构件举办平和性判决。 K I ? K IC § 2-6 呆滞零件的轮廓强度 呆滞零件中各零件之间的力的通报,老是通过 两个零件的接触局面来告终的。常睹两呆滞零件的 接触局面为点接触、线接触或面接触。 B 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。 共形曲面接触(面接触) 接触 异形曲面接触(点、线接触) 轮廓接触强度 轮廓强度 轮廓挤压强度 轮廓磨损强度 若两个零件正在受载前是点接触或线接触。受载后,由 于变形其接触处为一小面积,经常此面积甚小而外层出现 的限制应力却很大,这种应力称为接触应力。这时零件强 度称为接触强度。 由弹性力学可知,应力为: 1 Fn ρ1 σH σH ρ2 b ?H ? Fn ?1 ? 2 ? 2 ?b 1 ? ?12 1 ? ? 2 ? E1 E2 代入化简得: ? 1 ?1 ?2 2 E1E2 E? 令: ? ? E1 ? E2 ?1 ? ?2 Fn ρ1 ρ2 σH σH b 1 Fn E Fn E ?H ? ? ? 0.418 2 2? (1 ? ? ) b? b? 对待钢或铸铁取泊松比: μ1=μ2=μ=0.3 , 则有简化公式。 上述公式称为赫兹(H〃Hertz)公式 “+”用于外接触, “-”用于内接触。机械零件名称大全 ?H Fn E ? 0.418 b? Fn σ H -------最大接触应力或赫兹应力; b -------接触长度; Fn -------用意正在圆柱体上的载荷; ?1 ?2 ?? -----归纳曲率半径; ?1 ? ?2 E? 2 E1 E2 -----归纳弹性模量; E1、 E2 不同为两 E1 ? E2 b 圆柱体的弹性模量。 接触疲惫强度的鉴定条款为: ? H ? [? H ], ? H lim 而[? H ] ? SH 呆滞零件的接触应力经常是随时光作周期性转折的,正在载 荷反复用意下,开始正在外层内约20μm处出现初始疲惫裂 纹,然后裂纹逐步扩展(润滑油被挤迸裂纹中将出现高压, 使裂纹加疾扩展,终归使外层金属呈小片状剥落下来,而 正在零件轮廓变成极少小坑 ,这种地步称为疲惫点蚀。 油 B 变 形 量 初始疲惫裂纹 裂纹的扩展与断裂 金属剥落展现小坑 接触失效局面常浮现为: 疲惫点蚀 后果:裁汰了接触面积、损坏了零件的腻滑轮廓、下降了承载 技能、惹起振动和噪音。 升高轮廓接触应力的法子: 1.尽量裁汰接触应力 增大曲率半径ρ,改点接触为线接触,升高接触精度。 2.升高接触轮廓的硬度 采用硬度较高的质料,采用合理的热执掌体例。 3.裁汰接触轮廓裂纹展现的能够性 升高加工质地,裁汰质料缺陷 4.采用黏度较高的润滑油 ?§2-7 呆滞零件的质料的毛坯选取 呆滞零件常用质料: 铁:灰铸铁、球墨铸铁… 玄色金属 (如:TH300 QT500-5) 钢 :低碳钢、中碳钢、高碳钢、合金钢… (如:08F 45 60 1Cr18) 有色金属 :铝(LY12)、铜(ZCuSn10Pb5)…... 高分子质料:塑料、橡胶、合成纤维 非金属质料 陶瓷 :强如钢、轻如铝、硬如金刚石 :强度高、弹性模量大、质地轻 复合质料 金属质料 指出下列质料的品种,并证据代号中符号及数字的寄义: HTl50,ZG230-450, 65Mn,45,Q235,40Cr,20CrMnTi, ZCuSnl0Pb5。 (含碳量0.0218%~2.11%的铁碳合金;低碳钢含C0.25%以下,0.25-0.6,0.6-1.4) 碳钢 钢 碳素构造钢 :Q235-A 优质碳素构造钢:40、45# (含c0.45%) 碳素器材钢:T10、T12、 T8 (含c0.8%) 合金构造钢 模具钢 低合金刃具钢: 黑 合金钢 合金器材钢 :刃具钢: 9SiCr 、CrWMn 色 特别职能钢 量具钢 高速钢:W18Cr4V W6Mo5Cr4V2 铸铁:(含碳量大于2.11%的铁碳合金) 灰铸铁HT150(抗拉强度) 、球墨QT700-2、 可锻KTH300-06、蠕墨RuT420。(以碳的存正在形状分) 常用热执掌举措: 退火: 下降硬度,升高呆滞职能,排斥 内应力.用于中、高碳钢。 老例热 执掌 正火: 排斥内应力,改进切削性; 用于低、中碳钢 淬火:使质料变硬(中、高碳钢) 品种 回火:正在淬火后.低温、中温、高温 (淬火+ 高温回火是调质) 轮廓淬火:使钢变硬。有火焰加热、 感到加热。 化学热执掌:渗碳、氮化、碳氮共渗 。 轮廓热 执掌 ①退火:钢材加热到合适温度并保温肯定时光, 然后随炉冷却的热执掌工艺叫退火。 (温过活常为800~900℃。用于铸件、锻件、焊件切削加工前的执掌) 方针:下降硬度,改进切削加工性,细化晶粒,改进 结构,升高呆滞职能;排斥内应力,并为此后 的淬火作好预备。 ②正火:将工件加热到临界温度以上的合适温度, 保温之后从炉中取出臵于气氛中冷却的热执掌 工艺叫正火。(820 ~950℃) ③淬火:加热、保温之后迅疾冷却。 (水、矿物油、盐水) ④回火:将淬火后的工件加热、保温、冷却。 低温回火用于器材、量具、模具等; 中温回火用于弹簧等; 调质执掌:淬火+高温回火。 用于齿轮、轴、连杆等。 ?呆滞零件的质料选取准绳: 行使哀求 工艺哀求 经济性 ?毛坯的选取: 区别毛坯类型的根基特征:型材、锻件、 铸件、焊接件、冲压件、冷挤压件、粉末冶金件 毛坯的本钱:质料本钱、修设毛坯的本钱、 加工毛坯的本钱 §2-8 呆滞零件安排中的圭臬化 圭臬化:对零件的构造尺寸、质料、考验、设 计、制图 同意联合的范例。 两重含意 按相闭圭臬安排呆滞零件 尽量选用圭臬件 分类┬按使用限度→ 邦际ISO、邦度GB、部标 (JB、YB、QB)、企业圭臬 └行使强制性 → ┬必需奉行: 制图、公差、形位…… 三化: └推选行使:圭臬直径 零件圭臬化、部件通用化、呆板系列化 呆滞零件的疲惫强度安排(学习题续) 一、选取题 1.45钢的良久疲惫极限?-1=270Mpa,设疲惫弧线次,当本质应力轮回次数N=104次时,有限寿命 疲惫极限为 1 Mpa。 (1)539; (2)135; (3)175; (4)417; 2.零件轮廓经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等执掌后,其疲惫强度 1 。 (1)增高 (2)下降 (3)稳固 (4)增高或下降视执掌举措而定 3.影响零件疲惫强度的归纳影响系数K?与 3 等身分相闭。 (1)零件的应力集结、加工举措、过载;(2)零件的应力轮回性子、 应力集结、加载状况;(3)零件的轮廓状况、绝对尺寸、应力集结; (4)零件的质料、热执掌举措、绝对尺寸。 4. 绘制安排零件的?m—?a极限应力简图时,所必需的已知数据 是 2 。 (2)?-1,?0,?s,K?; (1)?-1,机械零件机加工?0,?s,k?; (3)?-1,?s,??,K?; (4)?-1,?0,??,K?; 5.正在图示安排零件的? m—?a 极限应力简图中,如事务应力点M所正在 的0N线?,则该零件受的是 (3)脉动轮回变应力; ?a A N G M 45? 0 135? C ?m 3 。 (1)稳固号的过错称轮回变应力;(2)变号的过错称轮回变应力; (4)对称轮回变应力; 6.正在题5图所示零件的极限应力简图中,如事务应力点M所正在的0N线 与横轴之间的夹角?=90?时,则该零件受的是 (1)脉动轮回变应力; 2 。 (2)对称轮回变应力; (3)变号的过错称轮回变应力;(4)稳固号的过错称轮回变应力; 7.已知一零件的最大事务应力?max=180Mpa,最小事务应力 ?min=-80Mpa。则正在图示的极限应力简图中,该应力点M与原点的 连线M与横轴间的夹角?为 (1)68?57?44?; (3)66?2?15?; ?a A N 1 。 (2)21?2?15?; (4)74?28?33?; M(?m,?a) ? 0 G 135? C ?m 8.正在图示零件的极限应力简图上,M为零件的事务应力点, 若加载于零件的流程中仍旧最小应力?min为常数。则该零 件的极限应力点应为 2 。 (1)M1; (2)M2; (3)M3 ; (4)M4 。 ?a A M4 M1 M2 M3 G M 45? 45? 135? C ?m 0 9.正在上题中若对零件加载的流程中仍旧应力比r等于常数。 则该零件的极限应力点应为 3 。 (1)M1; (2)M2; (3)M3 ; (4)M4 。 10.8题中若对零件加载的流程中仍旧均匀应力?m等于常数。则该零件 的极限应力点应为 1 。 (1)M1;(2)M2;(3)M3 ; (4)M4 。 11.零件的质料为45钢,?b=600Mpa,?s=355Mpa,?-1=270Mpa, ?? =0.2,零件的疲惫强度归纳影响系数K?=1.4。则正在图示的零件极 限应力简图中?角为 2 。 (1)36?55?35?;(2) 41?14?22?;(3)48?45?38?;(3)67?8?6?; ?a A D ?-1/K? 0 B ? ?s 45? C ?m ?0/2 ?0/2K? 12.正在题5图所示零件的极限应力简图中,如事务应力点M所正在的0N 线)对称轮回变应力;(3)变号的过错称 轮回变应力;(4)稳固号的过错称轮回变应力 。 13.一零件由40Cr制成,已知质料的?b=980Mpa,?s=785Mpa, ?-1=440Mpa,??=0.3。零件的最大事务应力?max=240Mpa,最 小事务应力? min=-80Mpa,疲惫强度归纳影响系数K?=1.44。则 当应力比r=常数时,该零件的疲惫强度事务平和系数S为 (1)3.27; (2)1.73; (3)1.83; (4)1.27 。 2 。 14 . 若 材 料 疲 劳 曲 线 方 程 的 幂 指 数 m=9 , 则 以 对 称 循 环 应 力 ? 1=500Mpa用意于零件n1=104 次此后,它所变成的疲惫毁伤, 相当 于应力?2=450Mpa用意于零件 (1)0.39×104; (3)2.58×104; 3 。 (2)1.46×104; (4)7.45×104 。 15 . 若 材 料 疲 劳 曲 线 方 程 的 幂 指 数 m=9 , 则 以 对 称 循 环 应 力 ? 1=400Mpa用意于零件n1=105 次所变成的疲惫毁伤, 相当于 ?2= 1 Mpa用意于零件n2=104次所变成的疲惫毁伤。 (1) 517; (2)546; (3)583; (4)615; 16 . 45 钢 经 调 质 后 的 疲 劳 极 限 ? -1=300Mpa , 应 力 循 环 基 数 N0=5×106次,疲惫弧线,若用此质料做成的试 件 进 行 试 验 , 以 对 称 循 环 应 力 ? 1=450Mpa 作 用 104 次 , ?2=400Mpa用意2×104次。则事务平和系数为 2 。 (1)1.14; (2)1.25; (3)1.47; (4)1.65; 17 . 45 钢 经 调 质 后 的 疲 劳 极 限 ? -1=300Mpa , 应 力 循 环 基 数 N0=5×106次,疲惫弧线,若用此质料做成的试 件 进 行 试 验 , 以 对 称 循 环 应 力 ? 1=450Mpa 作 用 104 次 , ? 2=400Mpa用意2×104 次,再以? 3=350Mpa用意于此试件,直 到它作怪为止,试件还能秉承的应力轮回次数为 3 次。 (1)6.25×105(2)9.34×105(3)1.09×106(4)4.52×106 一、填空题 1、若一零件的应力轮回特质r=+0.5,?a=70N/mm2,则此 时,?m= 210N/mm2 ,?max= 280 N/mm2 , ?min=140 N/mm2。 2、正在任一给定轮回性子的条款下,体现应力轮回次数N与疲 劳极限?rN的闭联弧线称为 疲惫弧线 ,其高周疲惫阶段 m m 的方程为 ? rN N ? ? r N 0 ? C 3、正在单向转动的轴上用意偏向稳固的径向载荷时,轴的弯 曲应力为 对称 轮回变应力。 4、影响呆滞零件疲惫强度的紧要身分,除质料职能、应力 轮回特质r和应力轮回次数N以外,紧要有 应力集结 、 绝对尺寸 和 轮廓状况 。 5、正在静强度条款下,塑性质料的极限应力是 屈膝极限 ; 而脆性质料的极限应力是 强度极限 。 6、静应力由静载荷出现,变应力可由 静载荷 和 变载荷 产 生。 7、正在静载荷用意下的呆滞零件,不只能够出现 静 应力, 也能够出现 变 应力。 8、正在零件强度安排中,当载荷用意次数≤103时,可按 静强度载荷条款举办安排估计打算,而当载荷用意次数103时, 则该当按 变载荷疲惫强度 条款举办安排估计打算。 9、额定载荷是指 遵循原动机的额定功率而不琢磨其他身分 估计打算求得的载荷 ;估计打算载荷是指 琢磨了零部件事务中 受到各式附加动载荷,将外面载荷改进后用于零件安排估计打算 的载荷。 10、呆滞安排中所谓的失效是 指 呆滞零件因为某些缘故不行平常事务 ,常睹的失效局面 平常事务条款牺牲 过大的剩余变形 。 有 断裂 、轮廓作怪 、 和 11、一个零件的磨损大致能够分为 跑合 、 安定 和 快速 阶 段。 12、判决呆滞零件的强度条款式为? ? [? ],? ? [? ] 和 S? ? [S ], S? ? [S ]。 。

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