机械设计基础-力学基础课件.ppt

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,*,*,工业设计机械基础,1,机械零件工作能力及变形形式,2,轴的拉伸和压缩,3,剪切和挤压,4,圆轴的扭转,5,弯曲,6,疲劳强度概述,第三章 机械设计力学基础,1,1,机械零件工作能力及变形形式,一、机械零件的工作能力,工作能力：机械零件不发生,失效,的安全工作限度。,失效,：零件丧失工作能力或达不到设计要求。,破坏,常见失效形式：断裂、塑性变形、疲劳破坏、表面磨损、过大的弹性变形、连接松动、打滑等。,2,对受载零件而言，零件的工作能力为承载能力，主要包括,强度,和,刚度,两个方面。,强度：指零件在外载下抵抗断裂和塑性变形的能力。,刚度：指零件在外载下抵抗过大弹性变形的能力。,刚度不足影响强度,刚度不足影响加工精度,3,二、机械零件变形的基本形式,1.,拉伸,2.,压缩,4,3.,挤压和剪切,4.,扭转,5.,弯曲,5,2,轴的拉伸和压缩,一、横截面上的内力和应力,F,F,受拉,拉伸变形,F,F,受压,压缩变形,F,F,6,外力,内力,平衡方程：,F,x,=0,F,A,=,F,根据内力并不能判断轴的强度。,应力,：截面上单位面积所受内力。,应力单位：,MPa=N/mm,2,根据应力也不能判断轴的强度。,7,二、金属材料的力学性能,低碳钢拉伸时的力学性能,标准试样,尺寸,d,0,，,L,0,拉伸试验,力,-,伸长量线图,消除尺寸影响：,F,应力,=,F,/,A,0,l,应变,=,l,/,L,0,8,应力,-,应变线图,弹性阶段,：,Oa,段,+ab,段，弹性变形，,a,点应力,比例极限,，,b,点应力,弹性极限,。,屈服阶段,：,bc,段，不增大载荷时，应变明显增大，失去抵抗，称为屈服现象，最低点,c,点应力,屈服极限,s,。,lim,=,s,强化阶段,：,cd,段，增大变形，需增大拉力，称为材料的强化，最高点,d,点应力,强度极限,b,。,颈缩阶段,：,de,段，试件局部变细，出现颈缩现象，继续变形所需拉力减小，,e,点试样断裂。,9,10,铸铁拉伸时的力学性能,弹性,变形无直线部分,无屈服现象和颈缩现象,断裂时强度极限不高，应变小,lim,=,b,11,金属材料压缩时的力学性能,低碳钢受压,铸铁受压,铸铁抗压能力大于抗拉能力。,12,胡克定律和泊松比,低碳钢拉伸试验时，在比例极限内，应力与应变成正比。,E,弹性模量,，碳钢一般,E=190210 GPa,13,三、轴向拉压的强度条件,零件轴向拉压时要满足强度条件：,名义载荷,F,ca,=,K,F,，,T,ca,=,K,T,，,P,ca,=,K,P,K,载荷系数,26,应力的分类,应力,静应力,变应力,27,r,=1,静应力,r,=-1,对称循环应力,r,=0,脉动循环应力,非对称循环应力,28,F,n,a,a,0,t,t,0,静应力,只能由,静载荷,产生，,变应力,可能由,变载荷,或,静载荷,产生。,在变应力下，零件的主要失效形式为：,疲劳破坏,29,最大应力远小于材料,极限应力,。,疲劳断口：无明显塑性变形的脆性突然断裂。,疲劳断裂是,微观损伤累积到一定程度,的结果。,产生微小裂纹,疲劳断裂具有以下特征：,断裂面累积损伤区：表面光滑；折断区：表面粗糙。,表面光滑,表面粗糙,微裂纹逐渐扩展,突然脆性断裂,二、疲劳破坏,30,