下载文档原格式
机械设计机械零件的强度引言机械设计中，零件的强度是一个重要的考虑因素。
在设计机械零件时，必须确保其能够承受所需的负载，以保证机械系统的正常运行。
本文将介绍机械零件强度的相关概念和计算方法，以帮助机械设计工程师进行合理的零件设计。
1. 强度概念机械零件的强度是指零件在受力作用下的抵抗能力。
强度与机械零件的材料强度、几何形状以及受力情况等因素密切相关。
常见的强度指标包括抗拉强度、屈服强度、冲击强度等。
•抗拉强度：材料在受拉应力作用下的最大抵抗能力。
常用符号表示为σt。
•屈服强度：材料开始发生塑性变形的抗力。
常用符号表示为σy。
•冲击强度：材料在冲击载荷作用下的抵抗能力。
常用符号表示为σi。
2. 强度设计方法机械零件的强度设计方法主要包括强度计算和强度检验两种方式。
2.1 强度计算强度计算是通过数学方法计算零件在特定工况下的受力情况，进而得出零件的强度。
强度计算通常分为静态强度计算和动态强度计算。
•静态强度计算：基于零件在静态载荷作用下的应力分析，通常采用弹性力学理论计算零件的应力和变形情况，然后与材料的强度特性进行比较以确定零件是否满足强度要求。
•动态强度计算：基于零件在动态载荷作用下的应力分析，考虑了时间因素对零件强度的影响。
在动态强度计算中，除了材料的强度特性外，还需要考虑零件的惯性力、阻尼以及应力波传播等因素。
强度计算通常依赖于数值分析软件，如有限元分析软件，能够对复杂的载荷情况进行模拟和计算，提供准确的应力和变形分布。
2.2 强度检验强度检验是通过实验方法对零件进行强度测试，以验证零件的强度是否符合设计要求。
常见的强度检验方法包括拉伸试验、压缩试验、冲击试验等。
•拉伸试验：将零件置于拉伸试验机中，在规定的载荷下进行拉伸，记录延伸程度和载荷变化情况，通过力-变形曲线可以得到零件的抗拉强度和屈服强度。
•压缩试验：将零件置于压缩试验机中，在规定的载荷下进行压缩，记录压缩变形和载荷变化情况，通过力-变形曲线可以得到零件的抗压强度。
机械加工过程中的变形与刚度分析机械加工是一项非常重要的工程技术，广泛应用于各种制造业领域。
然而，在机械加工过程中，由于材料的变形和机械结构的刚度问题，往往会对加工零件的质量和精度产生重要影响。
本文将探讨机械加工过程中的变形与刚度分析，并提出相应的解决方法。
一、机械加工过程中的变形分析机械加工过程中的变形主要包括材料弹性变形和塑性变形两部分。
弹性变形是指材料在受力作用下，恢复力超过塑性变形的临界值时产生的可逆变形。
塑性变形是指材料在受力作用下恢复力小于塑性变形临界值时产生的不可逆变形。
1. 材料弹性变形的分析材料的弹性变形是由于外界载荷作用下材料的分子间相对位移而产生的。
分子间相对位移会引起整体的变形，即弹性变形。
弹性变形可以通过弹性力学理论进行分析和计算。
强度学说认为，材料的弹性变形与材料的弹性模量有关。
弹性模量是材料在弹性阶段内受力应变的比值，也称为杨氏模量。
在弹性阶段，应力与应变呈线性关系，即胡克定律。
根据胡克定律，材料的弹性变形可以通过以下公式计算：ε = σ / E其中，ε表示应变，σ表示应力，E表示杨氏模量。
通过计算可以得到材料的弹性变形。
2. 材料塑性变形的分析材料的塑性变形是由于外界载荷作用下材料的分子间结构发生改变而产生的。
在材料的塑性变形过程中，分子间结构的改变导致材料的体积变化和形状变化。
塑性变形与材料的强度和塑性指标有关。
强度是指材料的抗拉强度、抗压强度等，塑性指标是指材料的延伸率、弯曲性等。
在塑性变形过程中，材料的抗力和形变都会发生变化。
强度较高的材料在受力作用下更不容易发生塑性变形，而塑性较好的材料则容易发生塑性变形。
二、机械加工过程中的刚度分析刚度是指结构在受力作用下的阻力。
在机械加工过程中，刚度直接影响加工零件的精度和质量。
刚度越高，结构变形越小，加工精度越高。
1. 结构刚度的影响因素结构刚度受到以下几个因素的影响：（1）材料的刚度：材料的刚度越高，结构的刚度也越高。
教学课题基本变形的应力和强度计算【练习课】教学目标或要求1、理解各种基本变形的应力特点和分布规律；2、掌握各种基本变形的应力和强度计算方法；3、理解材料在拉伸和压缩时的机械性能指标的含义。
教学重点、难点教学方法、手段讲练结合，以练为主教学过程及内容基本变形的应力和强度计算强度是指材料在外力作用下对塑性变形和断裂的抵抗能力。
强度问题事关重大，强度不足，就有可能酿成大祸。
工程结构和机器零件必须具有足够的强度。
强度是材料力学研究的一个主要问题。
第一节轴向拉伸与压缩的应力和强度计算一、横截面的正应力例1：如图a所示一变截面直杆，横截面为圆形，d1＝200mm，d2＝150mm，承受轴向载荷F1＝30kN，F2＝100kN的作用，试求各段截面上的正应力。
图a图 b解：1）计算轴力：AB段的轴力：N AB＝－F2＋F1＝－70kN（压）BC段的轴力：N BC＝F1＝30kN（拉）画出轴力图如图12.1.2b所示。
2）求横截面面积AB段的横截面积：BC段的横截面积：3）计算各段正应力AB段的正应力：BC段的正应力：负号表示AB上的应力为压应力。
二、强度问题例2：气动夹具如图所示，已知气缸内径D=140mm，缸内气压p=0.6MPa，活塞杆材料为20钢，[σ]=80MPa,试设计活塞杆的直径，解：活塞杆两端受拉力，发生轴向拉伸变形，轴力可以由气体的压强求出，再利用N、[σ]就可以设计截面。
1．计算轴力6.623114046.0422=⨯⨯==ππDpNkN2.设计截面[]4.115806.9231==≥σNAmm2根据24dAπ=，得出1.124==πAdmm因此，取d12≥mm注意：在解题目过程中，应首先判断问题是要设计截面，然后设法去求轴力，轴力利用压强可以求出，问题得到解决。
另外要注意物理量的单位换算，当轴力、长度用N和mm时，应力的对应单位是MPa.第一节扭转时的应力和强度计算一、应力的计算已知空心圆截面的扭矩T =1kN.m，D =40mm，d=20mm，求最大、最小剪应力。
