機(jī)械零件的許用應(yīng)力和安全系數(shù)分析

郭小蘭　起雪梅

摘 要： 強(qiáng)度條件是機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足的一個基本條件，即在一定的外力作用下，要求零件不發(fā)生斷裂和塑性變形，零件是否具有足夠強(qiáng)度的判定標(biāo)準(zhǔn)就是許用應(yīng)力。機(jī)械的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，必須考慮載荷的情況及所選用的材料。強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)分析零件的載荷及產(chǎn)生的應(yīng)力，然后根據(jù)失效類型確定許用應(yīng)力，使零件的工作應(yīng)力不超出許用應(yīng)力和安全系數(shù)。因此，合理地選用許用應(yīng)力和安全系數(shù)是強(qiáng)度計(jì)算的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞： 機(jī)械零件 許用應(yīng)力 安全系數(shù)

在機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，主要零件的基本尺寸往往是通過強(qiáng)度計(jì)算、剛度計(jì)算等確定的。機(jī)械的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，必須考慮載荷的情況及所選用的材料。不同的材料在相同的載荷作用下的斷裂情況不可能完

全一樣，同一材料在不同的載荷作用下的斷裂情況不可能相同。因此，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時應(yīng)先確定該零件工作時所承受的載荷和應(yīng)力的性質(zhì)，并根據(jù)所選用的材料、熱處理方式和使用要求，合理選擇許用應(yīng)力和安全系數(shù)[1]。

1.載荷和應(yīng)力

4.許用應(yīng)力和安全系數(shù)

安全系數(shù)（或許用應(yīng)力）的選擇，對零件的尺寸有很大影響。若安全系數(shù)選得過大，則許用應(yīng)力過小，將使結(jié)構(gòu)笨重，浪費(fèi)材料；反之，安全系數(shù)選得過小，則許用應(yīng)力過大，零件將不夠安全[3]。

機(jī)械零件的設(shè)計(jì)，在保證機(jī)件強(qiáng)度的條件下，材料要耗費(fèi)最少；尺寸要最??；重量要最輕。因此，在靜載荷作用下，用塑性材料制造的機(jī)件，其危險斷面上的實(shí)際應(yīng)力大小不應(yīng)超過材料的屈服極限。在變載荷作用下，機(jī)件的實(shí)際應(yīng)力不應(yīng)超過材料的耐久極限。

正確的選擇許用應(yīng)力是很復(fù)雜的問題，它與材料、載荷情況、機(jī)件形狀等有關(guān)，任何一個許用應(yīng)力的選擇都決定了材料的消耗量及機(jī)件的使用年限，同時改變了機(jī)構(gòu)的形式，所以許用應(yīng)力及安全系數(shù)的正確選擇，對于機(jī)械設(shè)計(jì)工程師來講是最基本的知識，同時是最重要的知識。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊家軍，張衛(wèi)國.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].華中科技大學(xué)出版社，2002.

[2]徐灝編.安全系數(shù)和許用應(yīng)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

[3]李躍峰.典型一次性機(jī)械零件設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文，2013.

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