機械零件的接觸強度

tags: 機械零件    時間:2014-03-07 10:24:48
機械零件的接觸強度簡介
    一、幾種曲面接觸情況:機械中各零件之間力的傳遞,總是通過兩零件的接觸來實現的。除了共形面(即兩相互接觸面的幾何形態完全相同,處處貼合)相接觸(例如平面……
機械零件的接觸強度正文

    一、幾種曲面接觸情況:機械中各零件之間力的傳遞,總是通過兩零件的接觸來實現的。除了共形面(即兩相互接觸面的幾何形態完全相同,處處貼合)相接觸(例如平面與平面相接觸)的情況外,大量存在著異形曲面相接觸的情況。這些異形曲面在未受外力時的初始接觸情況有線接觸(圖a、圖b)和點接觸(圖c、圖d)兩種。圖a、圖c又稱為外接觸,圖b、圖d稱為內接觸。在通用機械零件中,漸開線直齒圓柱齒輪齒面間的接觸為線接觸,外嚙合時為外接觸,內嚙合時為內接觸。球面間的接觸為點接觸。

幾種曲面接觸情況

 


二、兩圓柱體接觸受力后的變形與應力分佈:下圖表示兩個軸線平行的圓柱體外接觸和內接觸受力后的軸向投影圖。未受力前,兩圓柱體沿與軸線相平行的一條線(在圖上投影為一個點)相接觸;在受力后,由於材料的彈性變形,接觸線變成寬度為2b的一個矩形面,接觸表面上所承受的壓應力處處不同,此壓應力向量的分佈呈半橢圓柱形。最大接觸應力用符號σH表示。圖中ω1及ω2分別為零件1和零件2初始接觸線上沿連心線方向的彈性位移(即最大彈性位移)。在點接觸情形下(例如球軸承及圓弧齒輪中),受力後接觸區一般呈橢圓形,而不是線接觸時的矩形。當兩個球面相接觸時,接觸區則變成一個圓形。

 

兩圓柱體接觸受力后的變形與應力分佈


三、接觸應力的計算:接觸應力也叫赫茲應力。它的計算是一個彈性力學問題。對於線接觸,彈性力學給出的接觸應力計算公式為:

 式中: F ──作用於接觸面上的總壓力; B ──初始接觸線長度;



 ρ1和ρ2 ──分別為兩零件初始接觸線處的曲率半徑,令綜合曲率和綜合曲率半徑分別為:




    其中正號用於外接觸,負號用於內接觸;



 μ1和μ2──分別為零件1和零件2材料的泊松比;    



 E1和E2 ──分別為零件1和零件2材料的彈性模量。


在接觸點(或線)連續改變位置時,零件上任一點的接觸應力只能在0到σH之間改變,因此接觸應力是一個脈動循環變應力。在作接觸疲勞計算時,極限應力也應是一個脈動循環的極限接觸應力。

 

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