2.1 机械零件的失效形式和设计准则概述 2.2 机械零件设计的基本要求和一般程序 2.3 机械零件材料的选用原则及常用材料

　　2.1.1 机械零件的主要失效形式 失效:机械零件在设计预定的期间内和规定条件 下，不能完成正常的功能。 机械零件失效的形式: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: 静强度、疲劳强度、 摩擦磨损

　　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静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。

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　　耐磨性是指作相对运动零件的工作表面抵抗磨损 的能力。机械零件磨损后，将改变其尺寸与形状，降 低机械的工作精度，削弱其强度。据统计，由于磨损 而导致失效的零件约占全部报废零件的80%。

　　由于目前对磨损的计算尚无可靠、定量的计算方 法，因此常采用条件性计算。 验算压强p不超过许用值，以保证工作面不致 产生过度磨损； 验算压强和速度乘积pV值不超过许用值，以限制 单位接触表面上单位时间内产生的摩擦功不致过大， 可防止发生胶合破坏； 验算工作速度V。

　　若零件刚度不够，其弯曲挠度或扭转角超过允许的限度后， 将影响机械系统正常工作。例如车床主轴的弹性变形过大，将 影响加工精度；齿轮轴的挠度过大，将影响一对齿轮的正确啮 合，并会增加载荷沿齿宽分布的不均匀性。

　　机械零件在载荷作用下所产生的弹性变形量应小 于或等于机器工作时所允许的弹性变形量的极限值， 即

　　特别需要指出：按疲劳强度设计时，因为载荷是 变化的，零件的工作应力不再是简单的正应力或剪应 力，除了必须考虑应力的均值和变化幅值的大小外， 还必须考虑载荷变化规律的影响。另外，疲劳强度与 许多因素（如载荷性质、零件尺寸、表面加工精度、 应力集中情况等）有关，因此在这类机械零件的设计 过程中必须根据具体工况加以修正。

　　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。

　　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，IM电竞 IM电竞平台属于摩擦学失效。 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，IM电竞 IM电竞平台如变形过大的刚度失效、不稳 定失效等等。

　　式中，y、 、 －零件工作时的挠度、偏转角和扭转角； [y]、[]、[]－零件的许用挠度、许用偏转角和扭转角。

　　2．疲劳强度准则 疲劳强度是保证机械零件在变载荷工况条件下，能 正常工作一定时间的基本要求。零件疲劳强度不够，就 会在其工作寿命期间内出现疲劳断裂、疲劳点蚀等失效 形式而丧失工作能力，甚至导致安全事故。

　　机械零件的静强度失效是由于静力超过了屈服极 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。 疲劳强度失效逐步形成但很难事先预知，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。

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　　2．疲劳强度失效 大部分机械零件是在变应力条件下工作的，变 应力的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。

　　式中，、—是零件的工作正应力和剪应力； [ ]、[ ]—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。

　　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。

　　1．静强度准则 静强度是保证机械零件在静载荷工况条件下能正 常工作的基本要求。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。IM电竞 电子竞技平台IM电竞 电子竞技平台IM电竞 电子竞技平台