,单击此处编辑母版标题样式,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,（,2,）,工作能力：,零件不发生失效时的安全工作限度称。,（,3,）,承载能力：,对载荷而言的工作能力。,强度：,反映机械零件承受载荷时抵抗破坏能力的重要指标。,第,5,节 机械的强度、材料与结构工艺性,注意,总 论,一、机械零件的强度,分析强度问题,考虑,载荷,引起破坏的外部因素,材料、形状、尺寸,抵抗破坏的,内部因素,总 论,强度,静强度,疲劳强度,工作条件,破坏部位和破坏形式,体积强度,表面强度,总 论,1.,载荷,分类,静载荷,载荷大小或方向不随时间,变化或变化缓慢,动载荷,载荷大小或方向随时间变化,名义载荷：,根据动力机的额定功率,P,（,kW,）和额定转速,n,（,r,min,）计算出的载荷。,总 论,名义转矩,（,1-5-1,）,式中：,T,转矩，,Nmm,；,i,从动力机到所计算零件之间的总传动比,；,从动力机到所计算零件之间传动的总效率。,总 论,计算载荷：,载荷系数,K,与名义载荷的乘积，以,T,C,、,F,C,等表示。,计算转矩,T,C,=KT,（,1-5-2,）,式中：,K,载荷系数，一般取,K,1,。,总 论,2.,应力,静应力,大小或方向不随时间变化或变化缓慢的应力,变应力,大小或方向随时间变化的应力，具有周期性的变应力称为循环应力。,循环应力,脉动循环应力,对称循环应力,非对称循环应力,总 论,零件受载后产生应力,。,图,1-5-1,应力的类型,总 论,静应力只能在静载荷作用下产生；变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。,注意,任意,2,个参数确定变应力的大小和变化性质,总 论,最大应力,最小应力,平均应力,应力幅,循环特征,3.,机械零件的体积强度,体积强度：,在载荷作用下，如果应力是在零件较大的体积内产生，在这种应力状态下的零件强度。体积强度通常简称为强度。,(1),静应力下零件的强度,强度条件,或,总 论,或,或,（塑性材料）,（脆性材料）,（,1-5-3,）,（,1-5-4,）,式中：,或,许用应力，,MPa,；,或,零件的最大工作应力，,MPa,；,或,材料的屈服点，,MPa;,或,材料的抗拉强度极限，,MPa,；,S,安全系数。,总 论,2.,变应力下零件的强度,在变应力作用下的零件，其失效形式是疲劳断裂，因此零件的强度条件为：,或,（,1-5-5,）,式中：,或,零件的最大工作应力，,MPa,；,或,零件在循环特性下的许用应力，,MPa,。,4.,机械零件的表面强度,表面强度：,在载荷作用下，如果应力是在零件较浅的表层内产生，则在这种应力状态下的零件强度。,（,1,）表面接触强度,零件的接触强度条件为,（,1-5-6,）,式中：,H,零件的最大接触应力，,MPa,；,H,零件的许用接触应力，,MPa,；,Hlim,零件材料的接触疲劳极限，,MPa,；,S,接触强度安全系数。,总 论,（,2,）表面挤压强度,以面接触而无相对运动的零件，在载荷作用下，接触表面将产生,挤压应力,。,零件的挤压强度条件为,（,1-5-7,）,式中：,P,零件的最大挤压应力，,MPa,；,P,许用挤压应力，,MPa,。,总 论,（,3,）表面磨损强度,以面接触而作相对运动的零件，在载荷作用下，接触表面因有摩擦而产生磨损。,零件的磨损强度条件为,滑动速度低、载荷大时：,滑动速度较高时：,高速时：,（,1-5-8,）,（,1-5-9,）,（,1-5-10,）,总 论,式中：,p,零件接触面的压强，,MPa,；,p,许用压强，,MPa,；,v,零件相对滑动速度，；,pv,许用,pv,值，,MPa,；,v,许用速度，,s,总 论,二、机械零件常用材料及其选择,常用材料,复合材料：纤维增强塑料、金属陶瓷等,有色金属：铜、铝及其合金,金属材料：,非金属材料：工程塑料、橡胶、玻璃、皮革等,黑色金属：钢、铸铁,总 论,1.,钢：含碳量低于,2%,的铁碳合金。,碳素钢：含碳量,1%,合金钢：碳钢中加入合金元素,低碳钢：含碳量,0.5%,特点：,强度较高，塑性较好，制造机件时可以轧制、锻造、冲压、焊接和铸造，并且可以用热处理方法获得高的机械性能或改善切削性能。,地位：,机械制造中应用最广和极为重要的材料。,总 论,2.,铸铁：含碳量大于,2%,的铁碳合金。,3.,有色金属：,在工业上，把铁以外的金属统称为有色金属，以有色金属为主要元素组成的合金称为有色金属合金。,如：铜合金和铝合金等。,铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接；但其熔点较低，流动性好，因此可以铸造出形状复杂的铸件。,4.,非金属材料：,工程塑料、橡胶、玻璃、陶瓷、皮革等。,总 论,2.,材料的选用原则,使用要求,零件的工作和受载情况，对零件尺寸,工艺要求,铸造性能、锻造性能、焊接性能、,经济性,材料的相对价格，生产批量、供应条件,等。,和质量的限制，零件的重要程度。,切削加工性能、热处理性能等。,总 论,三、机械零件的结构工艺性,机械零件不仅要满足强度、刚度、稳定性等方面的条件，还要加工方便、节省材料、节约工时、提高工效、降低成本、保证质量，满足结构工艺要求。,影响机械零件结构工艺性的因素很多，涉及材料选择、毛坯准备、机械加工、装配维修等各方面。,具体情况见书上表,1-2,。,总 论,