机械强度高的塑料

塑料齿轮强度校核方法

马瑞伍，余毅，张光彦

（深圳市创晶辉精密塑胶模具有限公司，广东省 深圳市 518000）

【摘要】随着动力传递型塑料齿轮应用领域的不断拓展，如何评估或校核塑料齿轮的强度成为设计者不得不考虑的难题。由于塑料材料种类繁多，且不同种类的塑料性能指标差异很大，所以迄今为止有关塑料齿轮的强度算法还未形成统一的标准。目前，具有代表性的塑料齿轮强度算法主要四种：①尼曼&温特尔法；②VDI 2545标准法；③KISSsoft软件基于VDI 2545标准修正法；④宝理“Duracon”法。由于第②种算法已经废止，第③种算法主要以软件形式发布，因此本文将主要介绍第①和第④种算法，以期能为塑料齿轮的设计起到一定的借鉴意义。 【关键词】塑料齿轮 强度设计

1 引言

在国内，塑料齿轮起步于20世纪70年代。在发展初期，塑料齿轮主要应用集中在水电气三表的计数器、定时器、石英闹钟、电动玩具等小型产品中。这时期的塑料齿轮的多为直径一般不大于25mm，传递功率一般不超过0.2KW的直齿轮。换言之，早期的塑料齿轮主要用于小空间内的运动传递，属于运动传递型齿轮。随着注塑模具技术与注塑装备及注塑工艺水平的不断提高，模塑成型尺寸更大、强度更高的塑料齿轮成为可能。

第三章机械零件的强度

简介

载荷和应力概念 材料的疲劳曲线 极限应力线图

单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算 提高零件疲劳强度的措施 机械零件的接触强度 复习题

简 介

强度准则是设计机械零件的最基本准则。强度问题分为静应力强度和变应力强度。绝大多数通用零件都是在变应力下工作的，各式各样的疲劳破坏是通用零件的主要失效形式。本章讨论零件在变应力下的疲劳强度问题。

第一节 载荷和应力概念

一、载荷

机械工作时所受的力或力矩统称为载荷。

1、静载荷：载荷的大小或方向不随时间变化或变化极缓慢时，称为静载荷。 2、变载荷：载荷大小或方向不断随时间变化时，称为变载荷。

3、名义载荷 ：Fn 依据原动机械或负荷额定功率计算出零件的载荷，称为名义载荷。

4、计算载荷：名义载荷乘载荷系数。 二、应力

载荷作用在零件上将产生应力。

1、静应力：不随时间而变或随时间缓慢变化的应力称为静应力；(失效—塑性破坏）

2、变应力：不断地随时间而变的应力称为变应力。（失效—疲劳破坏） 静载荷和变载荷均可能产生变应力。

3、工作应力：计算载荷作用在零件上的应力

4、

高剥离度环氧树脂的研究

高剥离强度环氧树脂体系的研究

李帅 20072084

环氧树脂是由具有环氧基的化合物与多元羟基化合物(双酚A、多元醇、多元酸、多元胺)进行缩聚反应而制得的产品。环氧树脂具有高强度和优良的粘接性能，可用作涂料、电绝缘材料、增强材料和胶粘剂等。

环氧树脂胶粘剂发展到今天已有近60年的历史。由于环氧树脂具有耐高温、高强度和高耐久性的特点，在金属与金属、以及其它各种材料的胶接技术中得到了广泛的应用。尤其在航空航天、船舶运输、电子电气以及机械工业领域，高强度和耐高温的环氧树脂胶粘剂表现了它的独特优越性。诸如飞机、火箭为了减轻重量，减少应力集中，常用高强度结构胶来粘合铝合金、不锈钢、甚至非金属复合材料；各种机车的离合器摩擦片、制动带的粘接则需要可在250～350℃内使用的耐高温结构胶[1]；在汽车轮船框架结构的粘接方面，也对环氧结构胶有较高的性能要求；现代建筑工程也经常用到高强度、高耐久的环氧结构胶。

在航空产品应用中，胶黏剂不仅要受到拉力与剪切力作用，有时还会受到线应力作用。因此对胶黏剂来讲它应该有好的抗线应力的能力。测定胶黏剂抗线应力的能力的大小，主要采用剥离试验来测定它的剥离强度，其强度用每单位宽度的胶面上所能承受最大载荷来

．７２．祝掰２∞４年第３１卷增刊

浅析机械强度的可靠性设计

崔斌，张庆功

（长庆油田公司油气田规划所，陕西长庆７１００２１）

摘要：概述了机械强度可靠性设计多种方法的应用状况，就可靠性理论在机械设计中的应用提出了一些探讨性意见。关键词：机械强度；概率；模糊；可靠性

刖罱

随着科学技术的发展，人们对产品的性能、质量和可靠性等方面的要求越来越高。可靠性已经成为产品竞争的焦点，日益引起各国的重视。美国有专家声称今后世界产品竞争的焦点是可靠性，而日本人把可靠性列为企业的主要目标。在机械设计领域广泛使用优化设计技术和可靠性技术，使得零部件的结构朝着小型化、高可靠性方向发展。

本文以可靠度为讨论目标，将论述多种设计方法的优劣及其在工程中的实用性。

所谓可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。如果用”概率”来量度这一”能力”，就是可靠度，用尺（ｆ）表示。

累积失效概率是指机械产品在规定的条件下和规定的时间内失效的概率，常用一表示。

ｌ机械强度的传统可靠性设计

回顾漫长的机械设计史，传统的设计是将长期经验得到的故障教训反映在设计上，根据各种机械设计的具体情况制定出具体的标准。遵循这些设计标准设计出来的机械产品，其可靠性可得到间接保证。所谓设计计算标准，是由材

机械零件的强度

一 名词解释

(1) 静应力：静应力:大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。

(2) 变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。

(3) 工作应力：用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力:?p　,?c,等。

(4) 计算应力：根据零件危险断面的复杂应力状态，按适当的强度理论确定的，有相当破坏作用的应力。

(5) 极限应力：根据材料性质及应力种类用试件试验得到的机械性能失效时应力极限值，常分为用光滑试件进行试验得到的材料极限应力及用零件试验得到的零件的极限应力。

(6) 许用应力：设计零件时，按相应强度准则、计算应力允许达到的最大值[?]??lim/[S]??ca。 (7) 计算安全系数：零件 (材料)的极限应力与计算应力的比值Sca??lim/?ca，以衡量安全程度。 (8) 安全系数许用值：根据零件重要程度及计算方法精确度给出设计零件安全程度的许用范围[S]，力求Sca?[S]。

?F,?,?T二 选择题

(1) 零

疲劳强度的

第二章 机械零件的疲劳强度§2—1 载荷与应力的分类 一、载荷的分类载荷大小和方向是否变化 静载荷

变载荷： 1)循环变载荷 2)随机变载荷 载荷理论值和实际作用效果载荷：1)名义载荷P 2)计算载荷 Pca=KP1

疲劳强度的

二、应力的分类1、应力种类 静应力：静应力只能由静载荷产生 变应力： 1) 稳定循环变应力:应力随时间按一定规律周期 性变化,而且变化幅度保持常数的变应力 2)非稳定变应力：a)规律性非稳定变应力、b)随机性非稳定变应 力，应用书p18 一个循环

O

t

O

t

规律性非稳定变应力

随机变应力

疲劳强度的

2、稳定循环变应力的基本参数和种类

a) 稳定循环变应力种类：应力循环特性

min max

1 1-1< γ<+1——不对称循环变应力

γ = –1 ——对称循环变应力

γ = 0 —— 脉动循环变应力 b) 基本参数最大应力 最小应力 平均应力 应力幅

γ =+1 —— 静应力 应力幅 a: 动载分量

max m a 平均应力 m :静载分量 min m a max m in m 2 a max m in

23

☆☆☆☆☆☆☆☆☆阅卷 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆复查 ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆☆☆☆一、填空（20分，每空1分） ☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆ ）☆☆☆☆☆1．挤出机塑化物料时的热量来源有两个： 机筒加热元件提供的热量（外热） 和 螺杆与物☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆料做剪切运动产生的摩擦热（内热） 。 ☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆☆☆☆号位☆☆☆☆☆2．注射机基本结构由_注射系统_、_合模系统__、液压传动系统和电气传动系统组成。 ☆☆☆☆座☆☆☆☆☆3．液压传动系统中的工作压力取决于_负载的大小_，而与流入的液体多少无关。 ☆☆☆☆（☆☆☆☆☆4．液压传动系统主要由以下几个部分组成：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆作介质。 ☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆5、开炼机炼好的物料最后包卷在辊速较慢或温度较高的辊筒上。 ☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆名6、开炼机引料入辊必要条件：1、__α＜ρ_ 2、__辊简间有足够的速度梯度_。 ☆☆☆☆姓☆☆☆☆☆ ☆☆☆☆ ☆☆☆☆☆题7、分离型螺杆的原理是在熔融区把 熔体 和 未熔的固体 分开，来加速固体物料熔化。 ☆☆☆☆ ☆☆☆

疲劳强度的

第二章 机械零件的疲劳强度§2—1 载荷与应力的分类 一、载荷的分类载荷大小和方向是否变化 静载荷

变载荷： 1)循环变载荷 2)随机变载荷 载荷理论值和实际作用效果载荷：1)名义载荷P 2)计算载荷 Pca=KP1

疲劳强度的

二、应力的分类1、应力种类 静应力：静应力只能由静载荷产生 变应力： 1) 稳定循环变应力:应力随时间按一定规律周期 性变化,而且变化幅度保持常数的变应力 2)非稳定变应力：a)规律性非稳定变应力、b)随机性非稳定变应 力，应用书p18 一个循环

O

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规律性非稳定变应力

随机变应力

疲劳强度的

2、稳定循环变应力的基本参数和种类

a) 稳定循环变应力种类：应力循环特性

min max

1 1-1< γ<+1——不对称循环变应力

γ = –1 ——对称循环变应力

γ = 0 —— 脉动循环变应力 b) 基本参数最大应力 最小应力 平均应力 应力幅

γ =+1 —— 静应力 应力幅 a: 动载分量

max m a 平均应力 m :静载分量 min m a max m in m 2 a max m in

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一. 是非题：正确的在（）中写“√”，错误的在（）中写“×”

1、

在不改变零件静强度的条件下,加大在一定载荷下零件的弹性变形量,将会降低该零件的冲击强度。 （ ）

2、

在不改变零件静强度的条件下，加大在一定载荷下零件的弹性变形量，可提高耐冲击强度。 （ ）

3、

设计零件时，安全系数应尽可能选大些，使该零件工作更可靠与安全。（ ）

4、

某转轴采用40钢（?S?335MPa),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr(?S?785MPa)，以提高刚度。

5、

（ ）

设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。 （ ）

6、

在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂，而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。 （ ）

7、

只要材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则安全系数S就大于1，工作是可靠的。

8、

（ ）

若材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则零件的安全系数不一定总是大于1。

9、

（ ）

渐开线圆柱直齿轮传动空载运转时，可以认为是处于齿面线接触状态。 （ ）

一. 是非题：正确的在（）中写“√”，错误的在（）中写“×”

1、

在不改变零件静强度的条件下,加大在一定载荷下零件的弹性变形量,将会降低该零件的冲击强度。 （ ）

2、

在不改变零件静强度的条件下，加大在一定载荷下零件的弹性变形量，可提高耐冲击强度。 （ ）

3、

设计零件时，安全系数应尽可能选大些，使该零件工作更可靠与安全。（ ）

4、

某转轴采用40钢（?S?335MPa),经校核其扭转刚度不够，可改选高强度合金结构钢40Cr(?S?785MPa)，以提高刚度。

5、

（ ）

设计某普通碳钢零件时，校核后刚度不足，采用高强度合金钢时，对提高其刚度是不起作用的。 （ ）

6、

在变应力作用下，零件的主要失效形式将是疲劳断裂，而在静应力作用下，其失效形式将是塑性变形或断裂。 （ ）

7、

只要材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则安全系数S就大于1，工作是可靠的。

8、

（ ）

若材料的平均极限应力?lim大于零件的平均工作应力?m，则零件的安全系数不一定总是大于1。

9、

（ ）

渐开线圆柱直齿轮传动空载运转时，可以认为是处于齿面线接触状态。 （ ）