《疲劳强度教学课件》新建microsoft文档

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1、在实际轴的使用过程中,由于各种因素,如材料存在缺陷,有产生应力集中的轴肩、退刀槽,以及设计不合理、装配不当等,都会引起材料的损伤及破坏,并逐渐产生疲劳强度。归纳起来主要有材料属性、几何因素、缺口因素、边界条件、环境因素五个方面:材料属性方面:影响轴疲劳寿命的因素主要包括材料硬度、化学属性、材料磨损性能和材料热处理方法等。在工程设计中,应当选取高疲劳强度的材料并釆用合适的热处理方法。一般来说,材料的屈服强度越高,疲劳强度也越高,而对同一材料来说,细晶粒组织比粗晶粒组织具有更高的屈服强度,相应地,疲劳强度也会得以提升。例如,GCrl5的疲劳寿命和硬度会随着

2、奥氏体晶粒的增加而得以提升。几何因素方面:影响轴疲劳寿命的因索主要包括疲劳性能、尺寸效应、位置因素。例如,轴的位置和尺寸以及同轴度很大程度上影响着轴的疲劳寿命。由于装配、磨损、弯曲以及其他因素而产生的倾斜角B会对缺口尖端的应力状态产生明显的影响。合适的外形和尺寸能够提高其疲劳强度。缺口因素方面:影响轴疲劳寿命的因素主要包括尖端半径、缺口深度、张开角度。降低应力集中对疲劳寿命的影响是工程应用中提高轴疲劳寿命的主要方法。而且,应该尽量降低或者避免轴表面初始裂纹的产生,就延长轴的疲劳寿命而言,这种方法比提高材料属性的方法更加有效。尖端半径、缺口深度及张开角度

3、的大小对应力集中和疲劳强度影响很大。边界条件方面:影响轴疲劳寿命的边界条件包括应力边界条件和位移边界条件,主要包括支撑条件、平均应力、多轴应力。轴的支撑条件不同,其刚度、稳定性以及应力状态也会有很大差异。平均应力、多轴应力以及载荷的变化都会对疲劳寿命产生很大影响。oN平均应力的影响环境因素方面:影响轴疲劳寿命的因素主要包括腐蚀疲劳、热疲劳、磨损。例如,随着轴的磨损及弯曲,倾斜角B将增大。相同扭矩下,倾斜角越大,弯曲应力就越大,应力状态会发生很大改变,疲劳寿命也就会发生很大变化。30-'IO*io-IO*1.离子镀(Ti+N)2•离子镀(Ti+B)N3.

4、渗氮4.等离子喷涂5.离子注入6.电刷镀Ni7.无处理应对措施:外形合理化:1.釆用较大的过渡圆角半径甚至间隔环,使截面的改变尽量缓慢。2.采用凹圆角或卸载槽,以达到应力平缓过渡。3.应尽量避免带有尖角的孔和槽。提高构件表面强度及质量:1.采用精加工方法,以获得较高的表面质量。2.采用表面的热处理,表面热处理通常采用高频淬火、渗碳、氧化、氮化等措施。3.表面机械强化,通常采用对构件表面进行滚压、喷丸等,使构件表面形成预压应力层,以降低最容易形成疲劳裂纹的拉应力,从而提高表层强度。工作环境及安装:1.保持轴的表面清洁,减少被腐蚀的可能性。2.保持同轴工作

5、,避免出现复杂工况。3.尽量在适宜的温度等因素下进行工作。

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