文档介绍：第2章机械零件的设计? 机械零件的失效形式和设计准则概述? 机械零件设计的基本要求和一般程序? 机械零件材料的选用原则及常用材料华南理工大学 机械零件的失效形式和设计准则概述 机械零件的主要失效形式 机械零件在设计预定的期间内,并在规定条件下, 不能完成正常的功能,称为失效。机械零件失效的形式很多,主要有整体断裂、塑性变形、腐蚀、磨损、胶合和接触疲劳。一般设计机械零件的判据有静强度、疲劳强度和摩擦磨损等。 机械零件在受拉、压、弯、扭等外载荷作用时, 由于某一危险截面上的应力超过零件的强度极限而发生断裂或破坏。例如,螺栓受拉后被拉断和键或销的剪断或压溃等均属于此类失效。 此外,当作用于零件上的应力超过了材料的屈服极限,则零件将产生塑性变形。塑性变形将导致精度下降或定位不准等,严重影响零件的正常工作,因此也属于失效。 大部分机械零件是在变应力条件下工作的,变应力的不断作用可以引起零件疲劳破坏而导致失效。 另外,零件表面受到接触变应力长期作用也会产生裂纹或微粒剥落的现象。疲劳破坏是随工作时间的延续而逐渐发生的失效形式,是引起机械零件失效的重要原因。例如,轴受载后由于疲劳裂纹扩展而导致断裂、齿根的疲劳折断和点蚀以及链条的疲劳断裂等都是典型的疲劳破坏。 机械零件的静强度失效是由于应力超过了屈服极限,并在断裂发生之前,往往出现很大的变形,因此静强度失效往往是可以发现,并可以预知的。而疲劳强度失效的发生则是突然的,很难事先预知,因此它危害更大。 摩擦学失效主要是腐蚀、磨损、打滑、胶合和接触疲劳。腐蚀是发生在金属表面的一种电化学或化学侵蚀现象,其结果将使零件表面产生锈蚀而使零件的抗疲劳能力降低。磨损是两个接触表面在作相对运动的过程中,表面物质丧失或转移的现象。胶合是由于两相对运动表面间的油膜被破坏,在高速、重载的工作条件下,发生局部粘在一起的现象, 当两表面相对滑动时,相粘结的部位被撕破而在表面上沿相对运动方向形成沟痕,称为胶合。接触疲劳是受到接触变应力长期作用的表面产生裂纹或微粒剥落的现象。有些零件只有在满足某些工作条件下才能正常工作。例如,液体摩擦的滑动轴承,只有在存在完整的润滑油膜时才能正常地工作,否则滑动轴承将发生过热、胶合、磨损等形式的失效,属于摩擦学失效。又如,带传动的打滑和螺纹的微动磨损也是摩擦学失效的例子。 除了以上指出的主要失效形式,机械零件还有其他一些失效形式,如变形过大的刚度失效、不稳定失效等等。此外,机械零件的具体失效形式还取决于该零件的工作条件、材质、受载状态及所产生的应力性质等多种因素。即使同一种零件,由于工作情况及机械的要求不同,也可能出现多种失效形式。例如齿轮传动可能出现轮齿折断、磨损、齿面疲劳点蚀、胶合或塑性变形等失效形式。 。零件的强度不够,就会出现整体断裂或塑性变形等失效形式而丧失其工作能力,甚至导致安全事故。 机械零件的设计准则式中, ?、?—是零件的工作正应力和剪应力; ??[?]( ) 或??[?]( ) 强度准则就是指零件中的最大应力小于或等于许用应力,即[?]、[?]—材料的许用正应力和许用剪应力,它们可以通过将材料的屈服极限(塑性材料)或是强度极限(脆性材料)除以适当的安全系数得到。