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塑料齒輪的蠕變?cè)O(shè)計(jì)

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塑料齒輪的蠕變?cè)O(shè)計(jì) 塑料齒輪設(shè)計(jì)及相關(guān)資料和想法
| 塑料齒輪的蠕變?cè)O(shè)計(jì)（一）－－－－蠕變的定義

標(biāo)簽：蠕變塑料齒輪
塑料齒輪的蠕變?cè)O(shè)計(jì)是一個(gè)非常困難的工作，它涉及到材料學(xué)中材料的蠕變性能（難測(cè)定）和塑料齒輪的應(yīng)力值計(jì)算（沒(méi)有準(zhǔn)確的模型進(jìn)行計(jì)算），因此，往往在設(shè)計(jì)的過(guò)程中非常被動(dòng)，常常要等樣品試驗(yàn)以后才能估計(jì)蠕變性能的好壞。本日志試圖綜合各個(gè)方面的信息，對(duì)齒輪蠕變進(jìn)行分析。我預(yù)計(jì)可以在十到十五個(gè)日志內(nèi)可以把內(nèi)容闡述清楚。
下面準(zhǔn)備的幾個(gè)主題是：
1)蠕變的定義及其相關(guān)
2)塑料蠕變的相關(guān)公式
3)典型材料的蠕變曲線
4)典型應(yīng)用的蠕變計(jì)算方法
5)哪些塑料齒輪需要進(jìn)行蠕變?cè)O(shè)計(jì)
6)塑料齒輪蠕變?cè)O(shè)計(jì)的要點(diǎn)
7)蠕變的測(cè)試方法
8)蠕變的快速測(cè)試及其測(cè)試?yán)碚?br /> 9)其它。。。。。。
（一）蠕變的定義：
蠕變指的是固體材料在保持應(yīng)力不變的情況下，應(yīng)變隨時(shí)間緩慢增長(zhǎng)的現(xiàn)象。金屬、高分子材料和巖石等在一定條件下都具有蠕變性質(zhì)。蠕變材料的瞬時(shí)應(yīng)力狀態(tài)不僅與瞬時(shí)變形有關(guān)，而且與該瞬時(shí)以前的變形過(guò)程有關(guān)。瞬時(shí)響應(yīng)后隨時(shí)間發(fā)展的蠕變一般可分成 3個(gè)階段：
第一階段是衰減蠕變，應(yīng)變率（應(yīng)變的時(shí)間變化率）隨時(shí)間增加而逐漸減��；
第二階段是定常蠕變，應(yīng)變率近似為常值；
第三階段是加速蠕變，應(yīng)變率隨時(shí)間逐漸增加，最后導(dǎo)致蠕變斷裂。
同一材料在不同的應(yīng)力水平或不同溫度下，可處在不同的蠕變階段。通常溫度升高或應(yīng)力增大會(huì)使蠕變加快。不同材料的蠕變微觀機(jī)制不同。蠕變機(jī)制有擴(kuò)散和滑移兩種。在外力作用下，質(zhì)點(diǎn)穿過(guò)晶體內(nèi)部空穴擴(kuò)散而產(chǎn)生的蠕變稱(chēng)為納巴羅－赫林蠕變；質(zhì)點(diǎn)沿晶體邊界擴(kuò)散而產(chǎn)生的蠕變稱(chēng)為柯勃爾蠕變。由晶內(nèi)滑移或者由位錯(cuò)促進(jìn)滑移引起的蠕變稱(chēng)為滑移蠕變，也稱(chēng)魏特曼蠕變。引起多晶體材料蠕變的原因是原子晶間位錯(cuò)引起的點(diǎn)陣滑移以及晶界擴(kuò)散等；而聚合物的蠕變機(jī)理則是高聚物分子在外力長(zhǎng)時(shí)間作用下發(fā)生的構(gòu)形和位移變化。研究材料的蠕變性質(zhì)對(duì)安全而經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件具有重要意義。
（二）松弛
松弛與蠕變的區(qū)別在于：在蠕變中，應(yīng)力是常數(shù)，應(yīng)變是隨時(shí)間變化的可變量；而在松弛中，應(yīng)變是常數(shù)，應(yīng)力是隨時(shí)間變化的可變量。塑料之所以產(chǎn)生這兩種現(xiàn)象，是由于它是既具有彈性又具有塑性的黏彈性材料。
（三）蠕變激活能
對(duì)鉻鉬和鉻鉬釩低合金鋼主蒸汽管運(yùn)行中蠕變激活能和相應(yīng)的持久強(qiáng)度的變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究.結(jié)果表明,主蒸汽管金屬的蠕變激活能和持久強(qiáng)度都隨運(yùn)行時(shí)間增加呈下降趨勢(shì),兩者在變化程度上存在較明顯的對(duì)應(yīng)關(guān)系.蠕變激活能的數(shù)值大小可反映出主蒸汽管在使用壽命過(guò)程中所處的階段,對(duì)部分主蒸汽管應(yīng)用蠕變激活能等蠕變參量得出的蠕變速率推算的剩余使用壽命期限與其它傳統(tǒng)方法得出的壽命分析結(jié)果一致.
（四）蠕變疲勞有何特征？
蠕變斷裂斷口的宏觀特征：
1、斷口附近產(chǎn)生塑性變形，在變形區(qū)域附近有很多裂紋，使斷裂機(jī)件表面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象；
2、又于高溫氧化，斷口表面往往被一層氧化膜所覆蓋。
（五）蠕變測(cè)試的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
（1)GB 11546-89; 塑料拉伸蠕變測(cè)定方法。
（2)ISO 899-1 -2003 塑料.蠕變性能的測(cè)定.第1部分:拉伸蠕變。
（3)ISO 899-2 -2003 塑料.蠕變性能的測(cè)定.第2部分:用三點(diǎn)負(fù)載測(cè)定撓曲蠕變

| 塑料齒輪的蠕變?cè)O(shè)計(jì)（二）－－－－蠕變相關(guān)公式

1. 基于蠕變考慮的變形量計(jì)算
在工程設(shè)計(jì)和計(jì)算中，有時(shí)需要求出在某個(gè)部分施加一定負(fù)荷時(shí)所產(chǎn)生的變形量，有時(shí)則需要求出為產(chǎn)生一定的變形量而需要的負(fù)荷。
在這種情況下，雖說(shuō)基本的物性都是彈性模量，但由于塑料與金屬不同，因此在用塑料的彈性模量進(jìn)行計(jì)算時(shí)需要注意下列幾點(diǎn)：
　1）溫度依存性
即使在實(shí)用溫度范圍內(nèi)，彈性模量也會(huì)隨溫度變化。
　2）時(shí)間依存性
負(fù)荷時(shí)間持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，因此應(yīng)使用蠕變彈性模量。
　3）應(yīng)力依存性
嚴(yán)格而言，塑料的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系中通常幾乎沒(méi)有虎克定律成立的部分（即正比例的區(qū)域）。
　因此，各應(yīng)力水平上的彈性模量便是正割彈性模量（Es），該值甚至小于初始彈性模量（Eo）。
雖然這里的目的是為了結(jié)合這些條件來(lái)推算出DURACON部件的變形量，但基本思路則是在一定的低應(yīng)力水平下首先求出基于溫度及時(shí)間依存性考慮的表觀彈性模量，進(jìn)而根據(jù)應(yīng)力水平來(lái)不斷修正該表觀彈性模量。

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