机械零件的强度1

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1、第三章机械零件的强度基本要求能正确区分零件所受载荷及应力的类型；了解材料的疲劳曲线及极限应力曲线的意义及用途，能从材料的几个基本力学性能及机械零件的几何特性，绘制零件的极限应力线图；学会单向变应力的强度计算方法，了解应力等效转化的概念；学会双向稳定变应力时的强度计算方法；掌握机械零件的接触强度。2重点及难点重点：载荷和应力分类；单双向稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算；机械零件的接触强度难点：单向不稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算；机械零件的接触强度3概述1、载荷分类载荷根据其性质可分为静载荷和变载荷。静载荷：载荷的大小或方向不随时间变化或变化极缓慢的。变载荷：载荷

2、大小或方向随时间变化的。机械零部件上所受的载荷还可分为：工作载荷、名义载荷和计算载荷。工作载荷：机械正常工作时所受的实际载荷。名义载荷：按原动机的功率计算求得的载荷。计算载荷：名义载荷与载荷系数的乘积（考虑零部件工作过程中还要承受附加载荷）。4强度准则是设计机械零件的最基本准则，即。强度问题：静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件，均按静应力强度进行设计。（材料力学范畴）变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。疲劳破坏定义：金属材料试件在变应力作用下，经过长时间的试验而发生的破坏。疲劳破坏的特征：1）零件的最大应力在远小于静

3、应力的强度极限时，就可能发生破坏；2）即使是塑性材料，在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。疲劳破坏的原因：材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源，在变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，直至零件发生突然断裂。56常见变应力及其基本变化规律变应力参数Oσtσmaxσminσmσaσmax—最大应力σmin—最小应力σm—平均应力σa—应力幅r—变应力循环特性7对称循环变应力σm=0r=-1例：火车轮轴、双向转动的齿轮轮齿的弯曲应力8σmin=0r=0脉动循环变应力例：单向转动的齿轮轮齿的弯曲应力9非对称循

4、环变应力-1

5、段）：曲线方程：2）无限寿命（D点以后段）：由于ND（106~25106）较大，为了确定常数C，通常取N=N0试验得rN0rN0——循环基数；N0=（1~10）106这样：1314A´D´G´C45°45°σ0/2σ-1σ0/2σSσmσaOσaσ-1OσmσS二、材料的极限应力线图等寿命疲劳曲线是在一定的应力循环次数下，应力比不同时的和的关系曲线，图3-3材料的极限应力线图σaσm151617三.零件的极限应力图及其简化：考虑应力集中、绝对尺寸、表面质量、强化等因素时的疲劳极限：应力集中：零件剖面几何形状突变处疲劳极限降低引应力集中系数来考虑绝对尺寸：剖面绝对

6、尺寸大、出现缺陷概率大、疲劳极限降低用绝对尺寸系数来考虑表面质量：表面光滑或强化处理，能提高疲劳极限用表面质量系数来考虑强化处理：表面强化处理，能提高疲劳极限用零件强化系数来考虑各个系数的值参看P3845本章附录。综合影响系数：18A´D´G´Cσ0/2σSσmσaOADG三、零件的极限应力线图19§3-2机械零件的疲劳强度计算20212223如果ON线与GC线交于N（me，ae），则有：按静应力计算：注意：如果工作应力点在OGC区域内，则lin=s，这时按静应力计算极限应力图分两个区：疲劳强度静强度2425262728293031若零件上作用有周期相同

7、、相位相同的对称弯曲应力a和扭转剪切应力a时，对一般结构钢，经实验得其对应的极限应力（a，a）符合下列关系：三.双向稳定变应力时机械零件的疲劳极限注：因为为对称循环，所以：曲线上任何一点都代表一对极限应。若零件的工作应力点在以内，则是安全的。式中：-1e为零件只受对称时的极限应力-1e为零件只受对称时的极限应力3233当零件上作用的弯曲应力和扭转应力为非对称循环变应力时：34353-3机械零件的抗断裂强度低应力脆断：工作应力小于许用应力时发生的突然断裂。多数发生在应用高强度钢材的结构或大型的焊接件中。断裂力学是研究带沿