機(jī)械性能講稿

1、上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center力學(xué)性能試驗力學(xué)性能試驗理化檢驗人員培訓(xùn)理化檢驗人員培訓(xùn)上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center2第八章第八章金屬疲勞試驗金屬疲勞試驗上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center3一、金屬疲勞和疲勞試驗一、金屬疲勞和疲勞試驗 在機(jī)械工程中，多數(shù)機(jī)械零部件都是在循環(huán)載荷的作用在機(jī)械工程中，多數(shù)機(jī)械零部件都是在循環(huán)載荷的作用下工作的，其工

2、作應(yīng)力往往低于材料的屈服強(qiáng)度。零部件在下工作的，其工作應(yīng)力往往低于材料的屈服強(qiáng)度。零部件在這種循環(huán)載荷下，經(jīng)過較長時間運(yùn)行而發(fā)生失效的現(xiàn)象稱為這種循環(huán)載荷下，經(jīng)過較長時間運(yùn)行而發(fā)生失效的現(xiàn)象稱為金屬的疲勞。金屬的疲勞。 提高疲勞極限途徑：改善零件的結(jié)構(gòu)形狀、降低表面粗提高疲勞極限途徑：改善零件的結(jié)構(gòu)形狀、降低表面粗糙度、采取表面強(qiáng)化等。糙度、采取表面強(qiáng)化等。第一節(jié)第一節(jié) 金屬疲勞的基本概念金屬疲勞的基本概念上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center4 提高材料疲勞極限的途徑提高材料疲勞極限的途徑1、設(shè)計方面設(shè)計方面 盡量

3、使用零件避免交角、缺口和截面突變，以避免應(yīng)力集中及其所引起的疲勞裂紋。2、材料方面材料方面 通常應(yīng)使晶粒細(xì)化，減少材料內(nèi)部存在的夾雜物和由于熱加工不當(dāng)引起的缺陷。如疏松、氣孔和表面氧化等。3、機(jī)械加工方面機(jī)械加工方面 要降低零件表面粗糙度值。4、零件表面強(qiáng)化方面零件表面強(qiáng)化方面 可采用化學(xué)熱處理、表面淬火、噴丸處理和表面涂層等，使零件表面造成壓應(yīng)力，以抵消或降低表面拉應(yīng)力引起疲勞裂紋的可能性。上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center5上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle T

4、echnical Center6上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center7上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center8 部分工程材料的疲勞極限-1（MPa）上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center9二、疲勞試驗的分類二、疲勞試驗的分類應(yīng)力大小與循環(huán)周次應(yīng)力大小與循環(huán)周次高周疲勞、低周疲勞高周疲勞、低周疲勞試驗環(huán)境試驗環(huán)境室溫、低溫、高溫、熱疲勞、腐蝕、接觸、微室溫、低溫、

5、高溫、熱疲勞、腐蝕、接觸、微動磨損等動磨損等加載方式加載方式拉壓（軸向）、彎曲（旋轉(zhuǎn)彎曲、三點(diǎn)彎、四拉壓（軸向）、彎曲（旋轉(zhuǎn)彎曲、三點(diǎn)彎、四點(diǎn)彎）、扭轉(zhuǎn)、復(fù)合等點(diǎn)彎）、扭轉(zhuǎn)、復(fù)合等應(yīng)力循環(huán)應(yīng)力循環(huán)等幅、變頻、程序控制、隨機(jī)載荷等等幅、變頻、程序控制、隨機(jī)載荷等應(yīng)力比應(yīng)力比R對稱（對稱（R1）、非對稱（）、非對稱（ R1）上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center10上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center11三、疲勞破壞的特征三、疲勞破壞的特征疲

6、勞斷裂時，材料一般不產(chǎn)生明顯的塑性變形疲勞斷裂時，材料一般不產(chǎn)生明顯的塑性變形疲勞斷裂的三個階段：裂紋萌生疲勞斷裂的三個階段：裂紋萌生 裂紋擴(kuò)展裂紋擴(kuò)展 最終斷裂最終斷裂疲勞斷口：疲勞源疲勞斷口：疲勞源 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū) 瞬時斷裂區(qū)瞬時斷裂區(qū)上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center12上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center13上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical C

7、enter14第二節(jié)第二節(jié) 循環(huán)載荷及循環(huán)應(yīng)力循環(huán)載荷及循環(huán)應(yīng)力 循環(huán)載荷：載荷的大小、方向或大小和方向都隨時間發(fā)生循環(huán)載荷：載荷的大小、方向或大小和方向都隨時間發(fā)生周期性變化（或無規(guī)則變化）。周期性變化（或無規(guī)則變化）。 循環(huán)應(yīng)力：在循環(huán)載荷作用下，構(gòu)件內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力。循環(huán)應(yīng)力：在循環(huán)載荷作用下，構(gòu)件內(nèi)部所產(chǎn)生的應(yīng)力。 等幅循環(huán)應(yīng)力等幅循環(huán)應(yīng)力正弦波正弦波 應(yīng)力循環(huán)：循環(huán)應(yīng)力下，應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)：循環(huán)應(yīng)力下，應(yīng)力時間函數(shù)的最小單元。時間函數(shù)的最小單元。上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center15上海汽車商用車技術(shù)中心上

8、海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center16上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center17n 最大應(yīng)力最大應(yīng)力 max 最小應(yīng)力最小應(yīng)力 minn 單位單位 MPa “”為拉應(yīng)力為拉應(yīng)力 “-”為壓應(yīng)力為壓應(yīng)力n 循環(huán)應(yīng)力的特性：循環(huán)應(yīng)力的特性：n應(yīng)力幅 n n平均應(yīng)力n 應(yīng)力比 2minmasa2minmasmmaxminR上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center18n循環(huán)應(yīng)力的類型循環(huán)應(yīng)力的

9、類型n對稱循環(huán) R-1n非對稱循環(huán) R-1上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center19上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center20上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center21n 第三節(jié)第三節(jié) 高周疲勞試驗高周疲勞試驗n一、疲勞極限和一、疲勞極限和S-N曲線曲線n疲勞極限：表示金屬材料在無數(shù)次交變載荷作用而不破壞的最大應(yīng)力。n條件疲勞極限：鋼材的循環(huán)次數(shù)一般取 N = 1

10、07nS-N曲線：上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center22上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center23上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center24上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center25n二、試驗設(shè)備二、試驗設(shè)備n旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試驗機(jī)上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技

11、術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center26上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center27高頻疲勞試驗機(jī)高頻疲勞試驗機(jī)上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center28電液伺服疲勞試驗機(jī)電液伺服疲勞試驗機(jī)上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center29上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Techn

12、ical Center30上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center31上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center32n三、試樣三、試樣上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center33上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center34n四、常規(guī)試驗方法四、常規(guī)試驗方法n單點(diǎn)法n成組法n用升降法測定疲勞極限：為

13、了比較準(zhǔn)確地測定材料地疲勞極限或中值疲勞強(qiáng)度，必須用升降法測定疲勞極限：為了比較準(zhǔn)確地測定材料地疲勞極限或中值疲勞強(qiáng)度，必須使用升降法。使用升降法。n繪制S-N曲線上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center35第七章第七章金屬工藝性能試驗金屬工藝性能試驗上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center36n 金屬工藝性能金屬工藝性能金屬材料適應(yīng)加工工藝要求的能力。金屬材料適應(yīng)加工工藝要求的能力。n 金屬工藝性能試驗特點(diǎn)：金屬工藝性能試驗特點(diǎn)：n (1)試

14、驗過程與材料加工工藝過程相似；n (2)試驗結(jié)果評定是以受力后表面的變形情況（如裂紋、斷裂）以及變形后所規(guī)定的某些特征來判定材料的優(yōu)劣；n (3)試驗方法簡便，無需復(fù)雜的設(shè)備；n (4)試樣加工容易。n 金屬工藝性能試驗的種類金屬工藝性能試驗的種類上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center37n 第一節(jié)第一節(jié) 金屬彎曲試驗金屬彎曲試驗nGB/T 230-1999 金屬彎曲試驗方法金屬彎曲試驗方法n試驗的含義：P139n試驗的種類原材料彎曲、焊接接頭彎曲、金屬管彎曲等n彎曲試樣 P140原材料、焊接接頭（橫彎、縱彎、側(cè)彎等

15、）n試樣制備機(jī)加工、不受熱、不塑性變形n試驗設(shè)備及裝置： P142上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center38n試驗程序溫度彎心、彎曲角度、跨距等焊接接頭彎曲面彎、背彎、焊縫位置卸除試驗力，肉眼觀察受拉面有無裂紋后判定。上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center39上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center40上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercia

16、l Vehicle Technical Center41上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center42上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center43上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center44上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center45n 第二節(jié)第二節(jié) 金屬杯突試驗金屬杯突試驗nGB/T 4156-

17、2007 金屬材料金屬材料 薄板和薄帶埃里克森杯突試驗薄板和薄帶埃里克森杯突試驗n原理：P144n試樣 厚度0.1-2.0mm 寬度90mmn試驗設(shè)備：上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center46上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center47n試驗程序 P145n判定：埃里克森杯突值判定：埃里克森杯突值IE，精確到，精確到0.1mm上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center

18、48n 第三節(jié)第三節(jié) 金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗nGB/T 239-1999 金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗方法金屬線材扭轉(zhuǎn)試驗方法l含義單向扭轉(zhuǎn)、雙向扭轉(zhuǎn)l試樣 P146l試驗設(shè)備l試驗程序 P147l結(jié)果判定：次數(shù)、表面、斷口上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center49n 第四節(jié)第四節(jié) 金屬頂鍛試驗金屬頂鍛試驗nYB/T 5295-2006 金屬材料金屬材料 頂鍛試驗方法頂鍛試驗方法u 含義： P149 冷、熱頂鍛u 試樣高度 1.5倍試樣直徑u 設(shè)備：u 試驗程序試驗后試樣高度計算 h1hxu 結(jié)果判定上海汽車商用車技術(shù)

19、中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center50上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center51n 第五節(jié)第五節(jié) 金屬反復(fù)彎曲試驗金屬反復(fù)彎曲試驗nGB/T 235-1999 金屬材料金屬材料 厚度等于或小于厚度等于或小于3mm薄板和薄帶薄板和薄帶 反復(fù)彎曲試驗方法反復(fù)彎曲試驗方法nGB/T 238-2002 金屬材料金屬材料 線材線材 反復(fù)彎曲試驗方法反復(fù)彎曲試驗方法u 含義 P150u 試樣線材、薄板和薄帶 P150u 設(shè)備u 試驗程序 P151u 結(jié)果判定：彎曲次

20、數(shù)u第六節(jié)第六節(jié) 金屬線材纏繞試驗金屬線材纏繞試驗上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center52上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center53n 第七節(jié)第七節(jié) 金屬管材工藝試驗金屬管材工藝試驗n一、擴(kuò)口試驗一、擴(kuò)口試驗nGB/T 242-2007 金屬管金屬管 擴(kuò)口試驗方法擴(kuò)口試驗方法l含義 P153l試樣長度 P153l設(shè)備頂芯角度30、45、60等l試驗程序 P153擴(kuò)口率計算 l 公式7-5l結(jié)果判定裂紋上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技

21、術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center54n 二、彎曲試驗二、彎曲試驗 P154 GB/T 244-1997 金屬管金屬管 彎曲試驗方法彎曲試驗方法n 三、卷邊試驗三、卷邊試驗 P154 GB/T 245-1997 金屬管金屬管 卷邊試驗方法卷邊試驗方法n 四、壓扁試驗四、壓扁試驗 P155 GB/T 246-2007 金屬管金屬管 壓扁試驗方法壓扁試驗方法l試樣長度 10mmL100mml設(shè)備l試驗程序壓扁系數(shù) l結(jié)果判定 DaaH)1 (上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Cente

22、r55上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center56上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center57上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center58上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center59上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Cente

23、r第十一章第十一章緊固件力學(xué)性能試驗緊固件力學(xué)性能試驗上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center61n 第一節(jié)第一節(jié) 緊固件基礎(chǔ)知識緊固件基礎(chǔ)知識n一、螺紋和螺紋緊固件一、螺紋和螺紋緊固件上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center62n二、普通螺紋的基本牙型和基本參數(shù)二、普通螺紋的基本牙型和基本參數(shù)大徑中徑小徑螺距螺紋升角牙型角牙型半角/2原始三角形基本牙型上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Tech

24、nical Center63n三、普通螺紋標(biāo)記三、普通螺紋標(biāo)記n普通螺紋標(biāo)記由螺紋代號、公差帶代號、螺紋旋合長度組成。n粗牙螺紋 M10n細(xì)牙螺紋 M101n左旋 M101LHn公差帶 M1015h6gn四、緊固件冷鐓成型工藝特點(diǎn)：四、緊固件冷鐓成型工藝特點(diǎn)：4點(diǎn)（P229230）上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center64n五、螺栓螺母性能標(biāo)記五、螺栓螺母性能標(biāo)記u 螺栓10個強(qiáng)度等級，3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、（高強(qiáng)度螺紋）8.8、9.8、10.9、12.9u 螺母高度m 0.8D，7個等級，

25、4、5、6、8、9、10、12u 螺母高度0.5D m 0.8D，2個等級，04、05上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center65n六、常用緊固件的力學(xué)性能六、常用緊固件的力學(xué)性能n強(qiáng)度指標(biāo)Rm、ReL（RP0.2）、保證應(yīng)力SP、破壞扭矩MBn硬度指標(biāo)HRB、HRC、HVn表面硬度HV0.3，是否滲碳n楔負(fù)載考察螺栓的頭桿結(jié)合強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度n保證應(yīng)力保證載荷，永久變形nA、Z等n頭部堅固性n七、螺栓力學(xué)性能的試驗項目分類nA類nB類上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle T

26、echnical Center66n 第二節(jié)第二節(jié) 緊固件力學(xué)性能試驗緊固件力學(xué)性能試驗n GB/T 3098 緊固件機(jī)械性能緊固件機(jī)械性能n 一、螺栓一、螺栓n機(jī)加工試件拉力試驗n實物拉力載荷n保證載荷試驗n楔負(fù)載試驗（優(yōu)先）n頭部堅固性試驗n硬度試驗表面硬度、心部硬度n扭矩試驗n二、螺母二、螺母n硬度HV30n保證載荷試驗上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center67上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車

27、技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center第十二章第十二章力學(xué)性能試驗結(jié)果的測量不確定度評定力學(xué)性能試驗結(jié)果的測量不確定度評定上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center75n 測量不確定度評定的來由與發(fā)展測量不確定度評定的來由與發(fā)展上海汽車商用車技術(shù)中心上海汽車商用車技術(shù)中心 Commercial Vehicle Technical Center76n 第一節(jié)第一節(jié) 測量不確定度的定義和分類測