机械设计课件濮良贵3概要教学文稿.ppt

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1、机械设计课件濮良贵3概要零件的工作能力设计强度准则变应力稳定循环非稳定循环随机ts周期a)稳定循环变应力c)随机变应力尖峰应力ts周期stb)不稳定循环变应力tssmts对称脉动变应力性质行驶时对称稳定循环变应力变应力的特性最大应力smax最小应力smin平均应力sm应力幅sasminsmaxsmsatso循环特性规定:用绝对值最大者作为smax静应力r=+1零件的工作能力设计强度准则稳定循环变应力零件的工作能力设计强度准则tssmtsts5个参数,已知2个,可求其它3个σtσt轮齿弯曲应力惰轮轮齿弯曲应力切纸机连杆强度

2、准则外载荷引起零件的内应力不超过允许的数值。零件的工作能力设计强度准则拉伸试验和应力－应变曲线零件标准试件dL零件的工作能力设计机械零件受力不同形状不同尺寸不同与其他零件有连接所处环境不同强度准则静强度（工程力学课程）疲劳强度早期的飞机失事2010.6.29深圳大峡谷景区游乐设备中有一M16螺栓疲劳断裂，6人死亡10人受伤疲劳强度疲劳断裂的过程第一阶段——疲劳裂纹的产生第二阶段——疲劳裂纹的扩展第三阶段——发生疲劳断裂零件的工作能力设计强度准则强度设计准则变应力下，静应力下，smaxNNA=1/4ANB103BNC1

3、04CNDDσ-N疲劳曲线原点：N=1/4AB段：当作静应力BC段：低周疲劳C→：高周疲劳CD有限寿命；D→无限寿命高周疲劳零件的工作能力设计强度准则有限寿命区无限寿命区CD段（高周疲劳）曲线方程特定点寿命系数循环基数N0疲劳极限疲劳极限钢m=9中等尺寸N0=5*106大尺寸N0=107smaxNNA=1/4ANB103BNC104CNDD零件的工作能力设计强度准则σ-N疲劳曲线同一种应力变化规律不同次数的循环后破坏sasm0等寿命曲线同一个循环次数不同的应力变化规律极限应力线图循环基数N0塑性材料特定寿命下，最大应

4、力σmax与应力循环特性r的关系等寿命疲劳曲线材料的极限应力图C（σS，0）：r=+1A′（0，σ-1）：r=-1D′（σ0/2，σ0/2）：r=0G′：交点在OA′G′C内为安全区CσsA'D'（σ0/2，σ0/2）G'σmσaσ-145°45°Oσsσ-1σaσmOA′C等寿命疲劳曲线（极限应力线图）同一种材料,不同应力特性下的各疲劳极限σr之间的内在关系仅利用少数几个(σ-1、σ0、σ+1)，求其它任意的σrs-1s1sasm0N相等情况下讨论破坏前的最大零件的工作能力设计强度准则塑性材料45°tssmts极限应力

5、线图s-1sssasm0s0/2A'D'G'Cs0/245零件的工作能力设计强度准则极限应力线图零件零件的极限应力线图σ-1e——零件对称循环时的疲劳极限σ-1——材料对称循环时的疲劳极限0Cs-1sssasms0/24545A'D'G's0/2ADG综合影响系数kσ：零件的有效应力集中系数εσ：零件的尺寸系数βσ：零件的表面质量系数βq：零件的强化系数零件的工作能力设计强度准则查机械设计手册书本P.38~45变应力种类变应力性质零件的工作能力设计强度准则单向稳定变应力单向不稳定变应力单向双向（正应力、切应力）强度

6、设计准则tsst双向稳定变应力单向稳定变应力零件强度校核1、确定零件应力特征2、确定零件的危险截面3、计算平均应力和应力幅4、计算极限应力零件强度设计1、确定零件应力特征2、估计Kσ、σa/σm3、计算极限应力4、选择安全系数5、计算最大应力零件的工作能力设计强度准则smsaODAGC1.r=C的情况MsmsaM'1求极限应力OGC区域内按照静强度计算单向稳定变应力疲劳安全区塑性安全区单向稳定变应力零件的工作能力设计强度准则求极限应力2.σm=C的情况smsaODAGCMM'2疲劳安全区塑性安全区3.σmin=C的情况s

7、msaODAGCMM'3J疲劳安全区塑性安全区σminMσminNIN'3N45不稳定变应力不稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算零件的工作能力设计强度准则疲劳损伤累积假说在每一次应力作用下,零件都会造成一定的疲劳损伤，当疲劳损伤累积到一定程度,便发生疲劳破坏。nn1σmaxσ1σ2σ3σ4n2n3n4ost仅有σ1时，极限循环应力循环次数为N1，则每作用1次，疲劳损伤率为1/N1，现作用n1次，则疲劳损伤率为n1/N1；N1N3N2σ1σ2σ3n1n2n3σrNNoN0σrσrσ2，疲劳损伤率为n2/N2；σ3，疲劳损

8、伤率为n3/N3；σ4不考虑不稳定变应力总损伤零件的工作能力设计强度准则理论上，损伤率达到1时，便发生疲劳破坏，实际上许可范围：（0.7～2.2)N1N3N2σ1σ2σ3n1n2n3σrNNoN0σr疲劳极限条件:材料(试件)的σr,若为实际零件,则σ'max取代σr接触疲劳强度按疲劳强度设计的零件，若存在次数很少、