机械零件的强度.ppt

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1、机械原理及设计（Ⅱ）第三章机械零件的强度Sunday,July25,2021第三章机械零件的强度§3-1预备知识§3-2疲劳曲线和极限应力线图§3-3变应力下零件的疲劳强度计算§3-4机械零件的接触强度一．载荷分类外力F、转矩T、弯矩M、功率P等的统称。1．按其性质分：静载荷；动载荷2．按设计计算分：实际载荷：机器工作时实际承受的载荷名义载荷：按力学公式算出来的载荷P，T等计算载荷：Pca=k*P§3-1　预备知识为名义载荷σt二．应力分类1．静应力2．变应力a·稳定变应力b·不稳定变应力特点：σmax=σmin=σmσa=0；r=1

2、三．稳定变应力1．变应力的五个参数：σmax；σmin；σm；σa；rσmax－－最大应力σmin－－最小应力σm－－平均应力σa－－应力幅r－－循环特征2.关系：3．分类：1）对称循环变应力2）脉动循环变应力3）非对称循环变应力特点：-1

3、，本章重点介绍有关疲劳强度的知识。（本章是后面其它各章学习的共同基础，也是本书中的一个重点、难点）绝大多数的机械零件是在变应力状态下工作的。本章研究以下几个方面的问题：在给定的r条件下，找出循环次数N与应力σrN之间的关系。如何根据已知的条件，求出在不同的r时的疲劳极限σrN。AB:N<103静强度破坏区：按静强度理论设计BC:103≤N≤104低周疲劳区：按静强度或按低周疲劳强度设计CD及以后:N>104高周疲劳区：按疲劳强度理论设计1·CD段：有限寿命疲劳区ND＞N＞1042·CD段以后：无限寿命疲劳区N≥ND一．疲劳曲线标准试件

4、（材料）在某一r时的σ－N曲线1．疲劳类别σrN-----N次循环应力作用下不发生疲劳破坏的最大应力。即疲劳极限：r=-1记为σ-1N；r=0记为σ0Nσr∞----无限寿命疲劳极限：当N＞ND=106~25107时σr-----N0时的疲劳极限：σr即σrN0N0------循环基数(当ND不大时,N0=ND,当ND很大时,（N0＜ND)设定N0的原因是有时ND非常大,做实验时工作量太大说明ND（N0）NNCCDNσmaxσrNσrσr∞1/42．疲劳曲线方程和寿命系数(对数坐标)常数段=N:CDmrNs（式中各参数的解释见下页）

5、说明至此，我们已解决了第一个问题，我们可以根据材料的疲劳曲线图求出在给定的循环特性r下的不同的循环次数N时所对应的疲劳极限应力σrN。试验表明，同样的材料在不同的循环特性r下的疲劳曲线的位置不相同，即使有相同的循环次数N，其对应的疲劳极限应力值σrN也不相同，如用疲劳曲线图来求不同的循环特性r下的疲劳极限应力σrN将非常不实际，也不可行。因此，我们将引入第二个线图来解决这个问题-----极限应力曲线（等寿命疲劳曲线----“N”相同）ND（N0）NNCCDNσmaxσrNσrσr∞1/4r=-1r=0r=0·4二．材料的极限应力曲线1

6、．试件的极限应力线图：在相同N（N0），不同r下时的曲线脉动循环变应力静应力对称循环变应力三点坐标)2,2()0,(),0(),(001ssssssD’C’A’Bam-C’（σB，0）A’（0，σ-1）σaσmD’（σ0/2，σ0/2）45o0σ0/2σ0/22．材料的极限应力线图的简化A'D'G'C线已知σ-1、σ0、σs(循环次数N=N0时)作图如下：1·找A’、D’、C（σs，0）三点。2·连接A’D’并延长。3·过C作与横轴成135°的直线与A’D’连线或其延长线交于G’点。具体简化过程如下页所示D’（σ0/2，σ0/2）

7、A’（0，σ-1）σmC’（σB，0）σaG’C（σS，0）45°45°σ0/2σ0/20屈服失效线疲劳失效线smaxammaxamCG’G’A’sssssss==+=+试件的材料特性--=-=-=--ssyyssssssg001001222tg问题：1·为什么CG’为1350线？2·ψσ的几何意义如何？★★3·当（104＜N＜N0）时如何作图？（在零件的极限应力线图中将讨论这个问题）说明G'也可在A'D'之间。提示三．影响零件疲劳强度的主要因素：三个方面1．应力集中的影响：2．尺寸大小的影响：3·表面状态的影响：kσ＞１

8、εσ＜１（尺寸越大，εσ越小）加工质量βσ＜１（加工质量越高，βσ越大）强化因素βq>1具体见本章的附录（35～41）页1·K只影响应力幅σa2·对于剪应力τ，只须将τ代替σ即行说明q1)11k(Kbbessss-+=