985高校課件：《機(jī)械設(shè)計(jì)》機(jī)械零件的強(qiáng)度與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

機(jī)械零件的強(qiáng)度與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是《機(jī)械設(shè)計(jì)》的核心內(nèi)容，本質(zhì)上是確保零件在服役期內(nèi)安全可靠地工作。零件的失效形式，如斷裂、過(guò)大的塑性變形或表面損傷，直接決定了強(qiáng)度分析的重點(diǎn)。

為防止失效，機(jī)械設(shè)計(jì)遵循一套基本準(zhǔn)則，其中強(qiáng)度準(zhǔn)則是首要且最普遍的準(zhǔn)則。它要求零件在危險(xiǎn)截面處的工作應(yīng)力不超過(guò)材料的許用應(yīng)力，并留有足夠的安全裕度。對(duì)于循環(huán)應(yīng)力下的零件，則必須應(yīng)用疲勞強(qiáng)度準(zhǔn)則，依據(jù)應(yīng)力循環(huán)特性和壽命要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，剛度準(zhǔn)則、耐磨性準(zhǔn)則和振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則等，共同構(gòu)成了保證零件綜合性能的完整設(shè)計(jì)框架。

具體的強(qiáng)度設(shè)計(jì)以理論計(jì)算和修正為主。通過(guò)載荷分析確定零件所受的應(yīng)力狀態(tài)，并選用合適的強(qiáng)度理論（如最大切應(yīng)力理論）進(jìn)行計(jì)算。同時(shí)，必須綜合考慮應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面狀態(tài)等影響因素，通過(guò)引入一系列系數(shù)對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正。對(duì)于在變應(yīng)力下工作的零件，其疲勞強(qiáng)度計(jì)算更為關(guān)鍵，需通過(guò)極限應(yīng)力圖等工具，將平均應(yīng)力和應(yīng)力幅的影響納入安全系數(shù)的校核之中。

最終，強(qiáng)度設(shè)計(jì)是一個(gè)在多目標(biāo)間尋求平衡的優(yōu)化過(guò)程。設(shè)計(jì)師需在強(qiáng)度、重量、成本、工藝性等約束條件下，通過(guò)合理選材與結(jié)構(gòu)優(yōu)化，將理論準(zhǔn)則轉(zhuǎn)化為安全、經(jīng)濟(jì)且可制造的實(shí)體零件。

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