文档介绍：机械设计基础机械零件设计概论
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§9－1 机械零件设计概论
机械设计应满足的要求：
在满足预期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在预定使用期限内安全可靠，操作方便、维修简单和造型美观等。
机
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3、许用应力
在变应力，应取材料的疲劳极限作为极限应力。同时还应考虑零件的切口和沟槽等截面突变、绝对尺寸和表面状态等影晌，为此引人应力集中系数kσ、尺寸系数εσ和表面状态系数β等。
当应力是对称循环变化时，许用应力为：
当应力是脉动循环变化时，许用应力为：
σ0 为材料的脉动循环疲劳极限，S为安全系数。以上各系数均可机械设计手册中查得。以上所述为“无限寿命” ，
有限寿命时，用σ-1N代入得：
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四、安全系数 安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响
1）静应力下，塑性材料的零件：S =～
铸钢件：S =～
S↑
典型机械的 S 可通过查表求得。 无表可查时，按以下原则取：
→ 零件尺寸大，结构笨重。
S↓
→ 可能不安全。
２）静应力下，脆性材料，如高强度钢或铸铁：
S =3～4
3）变应力下， S =～
材料不均匀，或计算不准时取： S =～
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初始疲劳裂纹
初始疲劳裂纹
§9－3 机械零件的接触强度
若两个零件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，通常此面积甚小而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。
如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹中将产生高压，使裂纹加快扩展，终于使表层金属呈小片状剥落下来，而在零件表面形成一些小坑 ，这种现象称为渡劳点蚀。发生疲劳点蚀后，减小了接触面积，损坏了零件的光滑表面，因而也降低了承载能力 。
裂纹的扩展与断裂
油
失效形式常表现为：
疲劳点蚀
金属剥落出现小坑
后果：减少了接触面积、损坏了零件的光滑表面、降低了承载能力、引起振动和噪音。
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b
由弹性力学可知，应力为：
对于钢或铸铁取泊松比：
μ1=μ2=μ= , 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。
ρ2
ρ1
Fn
σH
σH
ρ1
Fn
b
ρ2
σH
σH
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σH -------最大接触应力或赫兹应力;
b -------接触长度;
Fn -------作用在圆柱体上的载荷;
-----综合曲率半径;
-----综合弹性模量; E1、 E2 分别为两
圆柱体的弹性模量。
接触疲劳强度的判定条件为：
b
Fn
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§9－4 机械零件的耐磨性
运动副摩擦表面物质不断损失的现象称为磨损。磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。零件抗磨损的能力称为耐磨性。
磨损↑
→间隙↑、
精度↓、
效率↓、
振动↑、
冲击↑、
噪音↑
据统计，约有80%的损坏零件是因磨损而报废的。
1）磨粒磨损
2）粘着磨损(胶合磨损)
在滚动或兼有滑动和滚动的高副申，如凸轮、齿轮等，受载时材料表层有很大的接触应力。当载荷重复作用时，常会出现表层金属呈小片状剥落，而在零件表面形成小坑，这种现象称为疲劳磨损或疲劳点蚀。
在摩擦过程申，与周围介质发生化学反应或电化学反应的磨损，称为腐蚀磨
硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸峰，在摩擦过程中引起的材料脱落现象称为磨粒磨损 。硬质颗粒可能是零件本身磨损造成的金属微粒，也可能是外来的尘土杂质等。摩擦面间的硬粒，能使表面材料脱落而留下沟纹。
加工后的零件表面总有一定的粗糙度。摩擦表面受载时，实际上只有部分峰顶接触，接触处压强很高，能使材料产生塑性流动。若接触处发生粘着，滑动时会使接触表面材料由一个表面转移到另一个表面，这种现象称为粘着磨损(胶合磨损)。所谓材料转移是指接触表面擦伤和撕脱，严重时摩擦表面能相互咬死。
3）疲劳磨损(疲劳点蚀)
4） 腐蚀磨损
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