2机械设计教程

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1、第二章机械零件的强度（一）教学要求掌握极限应力图和单向稳定变应力时强度计算（二）教学的重点与难点极限应力图绘制及应用（三）教学内容§2—1载荷与应力的分类一、载荷的分类（静载荷：载荷的大小与方向不随时间变化或随时间变化缓慢I变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化）2）随机（变）载荷——载荷的频率和幅值均随机变化循环变载荷：a）稳定循环变载荷一一每个循环内载荷不变，各循环周期又相同（往复式动力机曲轴）b）不稳定循环变载荷——每一个循环内载荷是变动的载荷：1）名义载荷；2）计算载荷。（如前章所述）二、应力的分类1、应力种类应力（静应力J〔不稳定变应力——变应力中，

2、毎次应力变化的周期T、6“和应力幅变应彳三者之-不为常数，稳定循环变应力——T、CT”?、仇均不变不稳定变应力J规律性不稳定变应力图2-2a1随机变应力一统计图2-2b稳定循环变应力的基本参数和种类：（参数间的关系：图示）2、稳定循环变应力的基木参数和种类a）基本参数最大应力bmin、+aa>最小应力（Tmin,平均应力=（Tmax+am,应力幅久最小应力

3、和入；②

4、截面处的最大计算应力§2—2静应力时机械零件的强度计算静应力时零件的主要失效形式：槊性变形、断裂一、单向应力下的教性零件强度条件:(7ca^>[S]T%j匚―材料的屈服极限s”、片—计算安全系数二、复合应力时的熨性材料零件[s]a，[5]r-许用安全系数按笫•:或笫四强度理论对弯扭复介应力进行强度计算设单向正应力和切应力分别为CT和T山第三强度理论：cycay/cy2+4r2<[a]-crs/[$]取St=2（最人剪应力理论）山第四强度理论：”口a/

5、应力时的安全系数，可由式（2-4）求得。三、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：（强度极限）塑性材料极限应力：crv（屈服极限）失效形式：断裂，极限应力——强度极限b〃和51、单向应力状态2、复合应力下工作的零件ca按第一强度条件：[5]++4厂注意：低槊性材料（低温回火的高强度钢）——强度计算应计入应力集中的影响脆性材料（铸铁）——强度计算不考虑应力集中一般工作期内应力变化次数V103（104）可按静应力强度计算。§2・3机械零件的疲劳强度计算一、变应力作用下机械零件

6、的失效特征1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，冇旳％为疲劳断裂。2、疲劳破坏特征：1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。2）断裂血：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2・5）3）无明显數性变形的脆性突然断裂4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。3、疲劳破坏的机理：是损伤的累筍4、影响因索：除与材料性能有关外，还与了，应力循环次数N,应力幅主要影响当平均应力6“、7一定时，越小，N越少，疲劳强度越高二、材料的疲劳曲线和极限应力图疲劳极限J（2■刖）—

7、循环变应力下应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳寿命（N）——材料疲劳失效前所经丿力的应力循环次数N称为疲劳寿命1、疲劳曲线（O■刑-Nllll线）：了一定时，材料的疲劳极限b测与应力循环次数N之间关系的曲线N（）—循环基数J—持久极限1）冇限寿命区当/V<103（104）——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算^>103（1（）4）——高周循环疲劳，当IO'TIOJwn时，b测随N一丁水丨2）无限寿命区，N>Nq=（Ty不随N增加而变化J——持久极限，对称循环为b_]、r_j,脉动循环时为0*0、r（）注意：

8、冇色金属和高强度介金钢无无限寿命区，如图所示。3）疲