《机械设计基础》教案二

浙江工业职业技术学院日期：2009.9NO2课题§1.4机械零件强度§2.1摩擦与磨损目的要求1．了解机械零件强度的的概念2．了解摩擦的状态、磨损的过程；重点、难点机械零件强度、摩擦的状态和磨损的过程，是本次课的重点。而机械零件强度因应力种类多而抽象是学习的难点。复习提问要点：1．常见的载荷和应力有哪些？2．何谓机械零件的体积强度和表面强度？3．常见的摩擦状态有哪些？4．磨损包括哪三个过程？教具、实验及教学手段教材、教案、教参等。老师讲解为主（举例、介绍经验），举一反三，课后小结，布置作业。作业布置P24：2-22-3教学反映上课与作业情况均较好，大部分同学反映通过学习，机械零件的强度和对摩擦和润滑有了深层次的认识。课后分析机械零件的强度其实以前已学过，但由于比较抽象，往往学得不够扎实，因此适当的复习是必须的。摩擦、磨损是机器工作中的必然现象，摩擦严重会导致磨损加快，使机器提前失效，因此必须研究摩擦的机理及磨损的过程，使摩擦和磨损控制合理的范围内。1复习提问1、机器与机构；2、机器应有满足的基本要求；3、零件的失效形式和设计计算准则1、零件的失效形式和设计计算准则新课导入机械零件抵抗外力作用的能力称为强度，如果强度不够，就会产生零件的失效。由于作用的外力的性质不同，零件必须满足各种强度条件；§1.4机械零件强度一、载荷和应力1、载荷分类作用在机械零件上的力和力矩统称为载荷。可分为静载荷和变载荷（或动载荷）。在设计计算时，可将载荷分为名义载荷和计算载荷。按原动机额定功率计算出来载荷称为名义载荷。用F、T表示。如果考虑了冲击和振动及载荷在零件上分布的不均性。则将名义载荷修正后用于设计计算的载荷称为计算载荷。用FC、TC表示。则FC=KF，其中K为载荷系数，K≧1。2、应力分类静应力、变应力。具有周期性的变应力称为循环应力。图1-2应力类型2平均应力：2/minmaxm应力幅：a2/minmax循环特性：maxmin/rm0，1r时，称为对称循环变应力；0min，0r时，称为脉动循环变应力。二、机械零件体积强度零件受载时，如果应力在较大的体积内产生，则称应力状态下的零件强度为体积强度。1、静应力下零件的强度失效形式：变形、断裂。2、零件的疲劳强度（零件在变应力作用下的强度极限）失效形式：疲劳断裂疲劳过程的三个阶段：①在变应力作用于下产生初始裂纹；②裂纹尖端在切应力作用下产生反复的塑性变形，使裂纹扩展；③当裂纹达到临界尺寸时，发生瞬时断裂。变应力的极限应力称为疲劳极限。即在一定的循环特性r作用下，应力循环N次（通常107次）材料不发生疲劳破坏的最大应力。≦[]=SKr为尺寸系数为表面状态系数K应力集中系数三、机械零件的表面强度零件受载时，如果应力在较浅的表层内产生，则在这种应力状态下的零件强度称为表面强度。1、表面接触强度对于点接触或线接触的零件表面，由于局部变形使接触处产生很大的局部应力，称为接触应力。接触应力一般都是交变应力，按脉动循环处理。在接触应力作用下的零件强度称为接触强度。σH≦[σH]=σHlim/SH2、表面挤压强度面接触而无相对运动的零件，在传递载荷时，接触表面上因相互挤压而产生的压3应力称为挤压应力。σP≦[σP]失效方式：塑性材料，塑性变形；脆性材料，压溃。§2.1摩损、磨擦和润滑一、摩擦1、摩擦的状态两个紧密接触的物体作相对运动或具有相对运动的趋势时其接触面间会产生阻碍这种运动的阻力，这现象称为摩擦。摩擦分为静磨擦和动磨擦。动磨擦可分为滑动磨擦和滚动磨擦。滑动磨擦可分为干磨擦、边界磨擦、流体磨擦和混合磨擦。1）干摩擦无润滑剂的摩擦。摩擦系数较大，一般应避免这种摩擦。2）边界摩擦两摩擦面间加入润滑剂后，金属表面会吸附一层极薄的润滑膜，这种摩擦状态称为边界摩擦。摩擦系数f为0.08-0.15。边界膜的强度不高，随温度升高而显著降低。3）流体摩擦两摩擦表面被流体完全隔开时的摩擦称为流体润滑。摩擦力是流体层间的粘切阻力，摩擦系数f为0.001-0.01，是理想的摩擦状态。4）混合摩擦是边界摩擦和流体摩擦共存的摩擦状态。摩擦系数f比边界摩擦时小得多。二、磨损运动副表面材料不断损失的现象称为磨损。磨损产生热量，消耗功，降低效率；改变零件的形状和尺寸，降低零件工作的可靠性。1、磨损过程磨损过程可用磨损量与运转时间的关系（磨损曲线）来表示。它由磨合、稳定磨损、剧烈磨损三个阶段组成。磨损量与载荷、材料、润滑、工作等有关。时间稳定磨损剧烈磨损磨合磨损量42、磨损分类1）磨粒磨损坚硬的磨粒或其他硬颗粒进入摩擦表面，对零件表面起磨削作用，使金属表面磨损的现象，称为磨粒磨损。合理选择摩擦副材料、提高零件表面硬度，是减轻磨粒磨损的途径。2）粘着磨损在混合摩擦或边界摩擦状态下，边界膜可能被破坏，两接触表面材料发生粘结，发生材料由一个表面向另一个表面转移的现象，称为粘着磨损。粘着磨损分为轻微磨损、胶合和咬死。合理选择摩擦副材料和选用油性润滑剂，限制摩擦面温度和压强可以减轻粘着磨损。3）疲劳磨损两个相互滚动兼滑动的表面，受循环变化的高接触应力，金属表面产生剥落，出现凹坑，这种现象称为疲劳磨损4)腐蚀磨损机械-化学磨损。课后小结：1、机械零件的强度2、摩损、磨擦和润滑