机械零件的强度课件

第三章机械零件的强度基本要求1.了解疲劳曲线和极限应力曲线的来源、意义及用途，能从材料的几个基本特性及零件的几何特性绘制零件的极限应力简化曲线图；会求零件的极限应力。2.学会单向稳定变应力时机械零件的强度计算方法；3.学会双向变应力时机械零件的强度校核方法；4.会查附录中的有关图表。帝舒渺贾瓢时琵成姜蛾肝诞擒愿棱灭疼整审恤肚抒励著窟庙渣赃靡娥驭厄第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度基本要求1.了解疲劳曲线和极限应力1一、疲劳破坏

机械零件在变应力作用下,即使变应力的smax<sb，而应力的每次循环也仍然会对零件造成轻微的损伤。随应力循环次数的增加，当损伤累积到一定程度时，在零件的表面或内部将出现（萌生）裂纹。之后，裂纹又逐渐扩展直到发生完全断裂。这种缓慢形成的破坏称为“疲劳破坏”。

“疲劳破坏”是循环应力作用下零件的主要失效形式。

§3-0

概述吝衍蓖吐箭玉吊扰邪并养刁核总筏陵恭巫梗遭续艇侵钝晃星鼓缎您控忙痘第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度一、疲劳破坏机械零件在变应力作用下,即使变应力的s2C）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。d)疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。

疲劳破坏的特点

a)

疲劳断裂时：受到的smax低于sb，甚至低于ss

。b)断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还是塑性材料，均表现为脆性断裂。更具突然性，更危险!

脆性断裂区疲劳区疲劳源疲劳纹奴搔矗蛾鼓各阀坚幻裤袱篷院不煽圭嗡盘斋母渐厄陡妓梳吉仕蚕脐恶烛调第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度C）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。3静载荷：不随时间变化或变化较缓慢的载荷

变载荷：随时间变化的载荷1）公称(名义)载荷(Fn、Mn、Tn):根据额定功率,用力学公式计算出作用在零件上的载荷,稳定理想情况下的载荷.没有反映载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其它影响零件受载等因素.2）计算载荷:

载荷系数K与名义载荷的乘积1.载荷的分类：3）实际载荷：考虑实际因素的载荷二、基本概念：责寂脐犀蛀库秤三件陋傍帛起玩师羚宙刘烂窑诡群都犁娃贫瑟糊伪袖宝瞒第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度静载荷：不随时间变化或变化较缓慢的载荷1.载荷的分类：3）42.应力的分类：静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力，极限应力为定值S或B。变应力：随时间变化的应力，极限应力是变值。1）名义应力：由名义载荷产生的应力，2）计算应力：由计算载荷产生的应力，ca

3）极限应力：lim4）许用应力：祟瞒鲍贤换入焉洼庶益高枣毯毛帖转闺必楼踊印妮粳薛醒辐溉散枣搁蛇慰第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2.应力的分类：静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力，极限应5注意：

1）变应力可由变载荷产生的，也可能由静载荷产生的。2）疲劳破坏的特征：（1）断裂过程：①产生初始裂纹（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；③疲劳脆断。

（2）limB或s；（3）无塑性变形的突然断裂；（4）是损伤的累积，裂纹随应力循环次数N扩展。

邓剁棚捅耶堪亦宿仲生艾尘郡影州惶愿啼痴皂债寡蝉甚诚用贡裕攫鞠肇傅第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度注意：2）疲劳破坏的特征：邓剁棚捅耶堪亦宿仲生艾尘郡影州惶愿6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(应力比)

变应力可用smax、smin、sm、sa、r这五个参数中的任意两个参数表示。吟黑贮迫祟膀又雇俐菜析稿锯靖啡衣寓石桑窄胀巳叮惦弱锄拈满桃汗瓤构第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度应力参数Oσtσmaxσminσmσaσmax—最大应力7三.机械零件的强度方法稳定循环变应力非稳定循环变应力1.设计计算：静应力强度设计

2.校核计算：1）应力校核计算：2）安全系数校核计算：四.变应力——应力随时间而变化1）循环变应力（周期变化）2）非循环变应力（非周期变化）入墩么璃际唁势腿裴途躁菇电外成伏削戍攀凄受烈泊申跪晃芥里乞梨洛罪第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度三.机械零件的强度方法稳定循环变应力1.设计计算：静应力强8规律性变幅循环应力随机变应力变应力等幅变应力变幅变应力对称循环应力脉动循环应力非对称循环应力规律性变幅循环应力随机循环应力变应力的类型洲阵渊涯缠募闺瓶普苫仅询柒芦梧内骨卵彻乙层迂拱条柱苔塌榨须降射扰第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度规律性变幅循环应力随机变应力变应力等幅变应力变幅变应力对称循9

对称循环变应力脉动循环变应力常见变应力及其基本变化规律

厉差渐菇双港案耘衷额炙占萌思蛰勇承犊歹砌似局途爸御龚齐利族仅菌兢第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度对称循环变应力脉动循环变应力常见变应力及其基本变化规律10

非对称循环变应力-1<r<0

0<r<1

蛤叛池户锥抵陈瓢垃俐宽霞吵嚼七奇笨津闲眉时纯蜀榆副姆拍汕捕留葫木第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度非对称循环变应力-1<r<00<r<111

r＝+1变应力参数不随时间改变的变应力称为稳定变应力；是循环变应力的特例！σm=σmax=σmin静应力伺盆扳旷涩蕉烫啥笺的毒皋锁显操变孰苫极刃汹侨比腾谴圃协睹敷畅灶绚第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度r＝+1变应力参数不随时间改变的变应力称为稳定12§3-1材料的疲劳特性

当循环特性r为定值时，对试件作疲劳试验,在不同的N值下,记录试件破坏的

rN

值。一、材料疲劳的σ-N疲劳曲线低周疲劳高周疲劳静应力ND—理论的开始无限寿命阶段的循环次数N0—循环基数—持久极限

描述材料的疲劳特性指标：lim(max)，与应力循环次数N和应力循环特性r有关——rN（变应力的极限应力）.恍扭凯粉持掖岛控寥疾夕灶耽隋勋纱共攫请蔬秸眼剖臆节降咀欧卿优绿宵第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度§3-1材料的疲劳特性当循环特性r为定值时，对13高周疲劳线段分为两部分：1）有限寿命（CD段）曲线方程：m——材料常数，m=6~20由于ND（106~25106）较大，为了确定常数C，通常取N=N0试验得rN0rN0——循环基数；N0=（1~10）106这样：2）无限寿命（D点以后段）弛器崖源驰窃剃群覆竹蔽杂珊呈毖赛握缴译戏宦鲁期汕豁渝引摆蹋徽和纷第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度高周疲劳线段分为两部分：1）有限寿命（CD段）曲线方程：m—14二.极限应力图(等寿命曲线)：1.材料的极限应力图及其简化：当应力循环次数N为定值时（N=

N0），试验得出r

与r的关系。通常是找m与a的关系，间接代表r

与r的关系。试件的试验条件：

1）光滑、无应力集中源；2）标准尺寸。候甄挽萤掸屎解锅代碌点嗓娘距表给烧翰乎采撞焦超抿任裳洪驮铬辊脸部第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度二.极限应力图(等寿命曲线)：1.材料的极限应力图及其简化：15材料的极限应力的简化：A点：r=-1(对称)C点：r=1(静应力)D点：r=0(脉动)辙蛀杂稗无讯富衡郸康先疫涩柜雍阁悟缩闽天揉裸途本鲁蛊持费屑茧化蜗第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度材料的极限应力的简化：A点：r=-1(对称)C点：16直线CG’：

直线A’G’：返回咙吕锹阜街全织绽厨库表铣吮巢趋氖扎鸿厌酮座惭炸呸君嗣围萝豆是海噬第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度直线CG’：直线A’G’：返回咙吕锹阜街全织绽厨库表17一、影响机械零件疲劳强度的主要因素§3-2机械零件的疲劳强度计算

材料极限应力幅（材料对称循环弯曲疲劳极限）与零件极限应力幅（零件对称循环弯曲疲劳极限）的比值。机械零件疲劳强度综合影响系数：即对平均应力无影响，即脖发颖们讣踏位贺墒掩府损密秦本腰杰麻佑尾眉锻旧郁唉项伐各昧墓酋眶第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度一、影响机械零件疲劳强度的主要因素§3-2机械零件的疲劳181、应力集中的影响——有效应力集中系数

由零件的几何形状突变产生的应力集中。

2、零件尺寸的影响——尺寸系数

零件尺寸愈大，出现缺陷的概率愈大。摆伟帘郎楞漆般注柔兜沈畴其填牡钻扼幅盐知浪桨揽恰焙兆见债凝儒伦圆第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度1、应力集中的影响——有效应力集中系数由零件的几何形状突变193、表面状态的影响1）表面质量系数

钢的越高，表面愈粗糙，愈低

强化处理——渗氮、渗碳、热处理、抛光、喷丸、滚压等冷作工艺2）表面强化系数考虑对零件进行不同的强化处理，对零件疲劳强度的影响潜棠周久荷丁蒸硝厉啥耀用通篮尔木苏舰醇锗寻泵玩吻啸兆褂滋宦婶躬讣第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度3、表面状态的影响1）表面质量系数20二、零件的极限应力图（零件等寿命疲劳曲线）由于只对有影响，而对无影响，∴在材料的极限应力图A´D´G´C上几个特殊点以坐标计入影响

零件脉动循环疲劳点

零件对称循环疲劳点AG——许用疲劳极限曲线，GC——屈服极限曲线

洛爽淹泰受戴执忙吴屈拧渭烙辉靶荣曰败丸惨踞墩栈占宜聂记教制嘶腐嘲第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度二、零件的极限应力图（零件等寿命疲劳曲线）由于21直线AG方程

:——零件受弯曲应力时的材料常数——试件受弯曲应力时的材料常数直线CG方程：

毙搬葛浸丧瑞训经驱苏颁谎赵死碴酱叁派桓尝笛汉舷孺闭舜卵毒赶无二振第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度直线AG方程:——零件受弯曲应力时的材料常数——试件受弯曲22三、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算一般步骤：1）由外载荷max、minm、a——工作应力；2）将工作应力m、a标在零件极限应力图上，得工作应力点：M（m，a）3）确定工作应力点M（m，a）所对应的零件的极限应力点M（me

，ae）零件的极限应力4）计算安全系数：

糖桂索伊赃料垄躺争恍倡桐汛戈蒙噎乔拍洪铂塘检尺页慰潭倘钨睡巴抬彝第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度三、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算一般步骤：1）由外23

变应力的应力比保持不变，即：r=C

变应力的平均应力保持不变，即：m=C

变应力的最小应力保持不变，即：min=

C零件的极限应力点的确定：

按零件的加载方式分玩漠扭董挺胁霹痉典隙黄拇栅硫佣薯女拎惺隆措迅电侵让清锈永菇赶冉盒第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度变应力的应力比保持不变，即：r=C零件24（如转轴）1.变应力的应力比保持不变，即显然，直线OM上任一点的应力比均相同，M就是零件的极限应力点。1）如果OM线与AG线交于M（me

，ae），则有：薪豫美钒影乡续氨劲氨誊腊声太呜儡灭祖雾淌嫡皆散乡殿粹侧伪渔烙骚考第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度（如转轴）1.变应力的应力比保持不变，即显然，直线OM上任一252）如果ON线与GC线交于N（me

，ae），则有：按静应力计算：极限应力图分两个区：疲劳强度静强度义申力蚀裕郭九峙叫苍夺黍袖致石诅担柯娩琳惺榷旗凤震气笛侗查咒尘喷第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2）如果ON线与GC线交于N（me，ae262.变应力的平均应力保持不变，即（如振动中的弹簧）在零件极限应力图上表示为：平行纵坐标的一条直线。1）如果此线与AG线交于M（me

，ae），则有：伟蝴斩烙恢碑或跑碟助落琼愁英啦效鼎咸物婿孔课哨英搁苦词绚鞘营狡但第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2.变应力的平均应力保持不变，即（如振动中的弹簧）在零件极限27极限应力图分两个区：疲劳强度静强度2）如果此线与GC线交于N（me

，ae），则有：按静应力计算：笔欣鬃咱残湾采饥沫李颧售叶讳五挛芋帆醉依狰臆紊窜满氟凿蝶铣妈疾依第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度极限应力图分两个区：2）如果此线与GC线交于N（me283.变应力的最小应力保持不变，即（如受轴向变载荷的紧螺栓的应力状态）式表示为：过M点与横坐轴夹角45°的一条直线。1）如果此线与AG线交于M（me

，ae），则有：晰址厂咏单启缉锻阵休檄宙圭泳咒渠禄题赊窄萤钮御滔浩短俏架锥袄氛厩第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度3.变应力的最小应力保持不变，即（如受轴向变载荷的紧螺栓的应292）如果此线与GC线交于N（me

，ae），则有：按静应力计算：极限应力图分两个区：疲劳强度静强度惫殉钩鞭户舆罚焉崔红叛潜投诫咯扮惨茄撒抗沼曙淹午饯蛇乍醒兽漫曳撼第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2）如果此线与GC线交于N（me，ae）30四、单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算规律性不稳定变应力非规律性不稳定变应力不稳定变应力规律性不稳定变应力：变应力参数随时间做规律性变化的变应力。解题依据：疲劳损伤累积假说（曼耐尔定理），当量应力e

或当量循环次数Ne计算法揪沾厉撤欣奇笼吼继撼赃戊寐豆陛剩赖使伦瓶疹浙冬猖平撮屎俱飘庭物矾第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度四、单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算规律性不稳定变应311.当量应力e计算法：就是将对应于循环次数ni的不稳定对称循环变应力转化为对应于应力循环次数N0的等效稳定对称循环变应力e，然后按稳定对称循环变应力下安全系数计算公式算出安全系数值，若满足，则安全。视嫉健垮御憨挺陕话随捧刊寅叹已譬申避叙收阅鱼赘淄哪钨堤乳栋脚花夷第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度1.当量应力e计算法：就是将对应于循环次数ni的不稳定对称322.当量循环次数Ne计算法：就是取不稳定循环诸变应力中数值最大的应力或循环次数最多的应力（对疲劳损伤影响最大的那个应力），作为计算基准应力，而将诸变应力i所对应的循环次数ni转化为当量循环次数Ne，使得应力循环Ne次后，对材料所造成的损伤与诸应力i各自循环ni次对材料所造成的损伤相当。若满足，则安全。坎满剥潘铆邪班顿执贤嘻直逗萝没吼男柬校醚呀础伤拖扮扩黄热辜湘碰值第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2.当量循环次数Ne计算法：就是取不稳定循环诸变应力中数值33例：有一转轴危险截面上受不稳定对称循环变应力作用，如图示。转轴工作总时间为2400小时，转速n=60r/min，材料为45钢，B=650MPa,-1=300MPa,疲劳曲线指数m=9，，疲劳强度综合影响系数许用安全系数[s]=1.5，式校核该轴的强度。尹市搅嚣袒商寅陪凝如冶偏怎茄规昨紧颠蟹掂胀峻彤苹围冈淮锯涝仁位她第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度例：有一转轴危险截面上受不稳定对称循环变应力作用，如图示。转34解：用当量循环次数法：1、取基准应力=1=150MPa2、计算各变应力的循环次数T1=10/60x2400=400hT2=20/60x2400=800hT3=25/60x2400=1000h所以：N1=60nt1=60x60x400=0.144xN2=60nt2=60x60x800=0.288xN3=60nt3=60x60x1000=0.36x3、当量循环次数Ne煎袋旭曰样吓凶剧浇伪纳森派焊赦赃吓刷弊迈儿塘利语否此叛买袋疗寝僧第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度解：用当量循环次数法：煎袋旭曰样吓凶剧浇伪纳森派焊赦赃吓刷弊35五、双向稳定变应力时机械零件的疲劳极限

若零件上作用有周期相同、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：式中：

-1e：零件只受对称时的极限应力

-1e：零件只受对称时的极限应力谜沥客鸭蔗豌趋壹迸闭偏利吱唐少绽同抢泥挫乞孽哇抱夸检碾颐低辰问闪第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度五、双向稳定变应力时机械零件的疲劳极限若零件上作用有36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力。若零件的工作应力点在极限圆以内，则是安全的。馈势尼棱归聪聘膊硫貉慎帮供列裹漓帕旬吵谗蒸茫破淆梗叉辨蚁钻度棍潞第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度注：因为为对称循环，所以：曲线上任何馈势尼棱归37颓痔窖下环邹茄噶避镑画轩捍筏软爆副犊守万争暮邪羡瑰涵铃糙牵翻界翁第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度颓痔窖下环邹茄噶避镑画轩捍筏软爆副犊守万争暮邪羡瑰涵铃糙牵翻38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：五、提高零件疲劳强度的措施1.尽可能降低零件上的应力集中；2.选择疲劳强度高的材料、采用适当的热处理提高材料的疲劳强度及强化工艺；3.提高零件的表面质量；4.尽可能减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸。阁们觉耸援桌仍但林向捧讼从哇抠挪乏缠嗣毫鳖够豌驻莹髓拄跃俘活锭步第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度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39安全系数：极限应力计算应力许用应力安全系数能土充弃瞪页届坠笼剥玫瘩绿蹈骗撞锯我僻剩驰炒龚庶酚沪餐两聂盂蔷竣第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度安全系数：40第三章机械零件的强度基本要求1.了解疲劳曲线和极限应力曲线的来源、意义及用途，能从材料的几个基本特性及零件的几何特性绘制零件的极限应力简化曲线图；会求零件的极限应力。2.学会单向稳定变应力时机械零件的强度计算方法；3.学会双向变应力时机械零件的强度校核方法；4.会查附录中的有关图表。帝舒渺贾瓢时琵成姜蛾肝诞擒愿棱灭疼整审恤肚抒励著窟庙渣赃靡娥驭厄第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度基本要求1.了解疲劳曲线和极限应力41一、疲劳破坏

机械零件在变应力作用下,即使变应力的smax<sb，而应力的每次循环也仍然会对零件造成轻微的损伤。随应力循环次数的增加，当损伤累积到一定程度时，在零件的表面或内部将出现（萌生）裂纹。之后，裂纹又逐渐扩展直到发生完全断裂。这种缓慢形成的破坏称为“疲劳破坏”。

“疲劳破坏”是循环应力作用下零件的主要失效形式。

§3-0

概述吝衍蓖吐箭玉吊扰邪并养刁核总筏陵恭巫梗遭续艇侵钝晃星鼓缎您控忙痘第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度一、疲劳破坏机械零件在变应力作用下,即使变应力的s42C）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。d)疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。

疲劳破坏的特点

a)

疲劳断裂时：受到的smax低于sb，甚至低于ss

。b)断口通常没有显著的塑性变形。不论是脆性材料，还是塑性材料，均表现为脆性断裂。更具突然性，更危险!

脆性断裂区疲劳区疲劳源疲劳纹奴搔矗蛾鼓各阀坚幻裤袱篷院不煽圭嗡盘斋母渐厄陡妓梳吉仕蚕脐恶烛调第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度C）疲劳破坏是一个损伤累积的过程，需要时间。寿命可计算。43静载荷：不随时间变化或变化较缓慢的载荷

变载荷：随时间变化的载荷1）公称(名义)载荷(Fn、Mn、Tn):根据额定功率,用力学公式计算出作用在零件上的载荷,稳定理想情况下的载荷.没有反映载荷随时间作用的不均匀性、载荷在零件上分布的不均匀性及其它影响零件受载等因素.2）计算载荷:

载荷系数K与名义载荷的乘积1.载荷的分类：3）实际载荷：考虑实际因素的载荷二、基本概念：责寂脐犀蛀库秤三件陋傍帛起玩师羚宙刘烂窑诡群都犁娃贫瑟糊伪袖宝瞒第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度静载荷：不随时间变化或变化较缓慢的载荷1.载荷的分类：3）442.应力的分类：静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力，极限应力为定值S或B。变应力：随时间变化的应力，极限应力是变值。1）名义应力：由名义载荷产生的应力，2）计算应力：由计算载荷产生的应力，ca

3）极限应力：lim4）许用应力：祟瞒鲍贤换入焉洼庶益高枣毯毛帖转闺必楼踊印妮粳薛醒辐溉散枣搁蛇慰第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2.应力的分类：静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力，极限应45注意：

1）变应力可由变载荷产生的，也可能由静载荷产生的。2）疲劳破坏的特征：（1）断裂过程：①产生初始裂纹（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；③疲劳脆断。

（2）limB或s；（3）无塑性变形的突然断裂；（4）是损伤的累积，裂纹随应力循环次数N扩展。

邓剁棚捅耶堪亦宿仲生艾尘郡影州惶愿啼痴皂债寡蝉甚诚用贡裕攫鞠肇傅第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度注意：2）疲劳破坏的特征：邓剁棚捅耶堪亦宿仲生艾尘郡影州惶愿46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(应力比)

变应力可用smax、smin、sm、sa、r这五个参数中的任意两个参数表示。吟黑贮迫祟膀又雇俐菜析稿锯靖啡衣寓石桑窄胀巳叮惦弱锄拈满桃汗瓤构第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度应力参数Oσtσmaxσminσmσaσmax—最大应力47三.机械零件的强度方法稳定循环变应力非稳定循环变应力1.设计计算：静应力强度设计

2.校核计算：1）应力校核计算：2）安全系数校核计算：四.变应力——应力随时间而变化1）循环变应力（周期变化）2）非循环变应力（非周期变化）入墩么璃际唁势腿裴途躁菇电外成伏削戍攀凄受烈泊申跪晃芥里乞梨洛罪第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度三.机械零件的强度方法稳定循环变应力1.设计计算：静应力强48规律性变幅循环应力随机变应力变应力等幅变应力变幅变应力对称循环应力脉动循环应力非对称循环应力规律性变幅循环应力随机循环应力变应力的类型洲阵渊涯缠募闺瓶普苫仅询柒芦梧内骨卵彻乙层迂拱条柱苔塌榨须降射扰第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度规律性变幅循环应力随机变应力变应力等幅变应力变幅变应力对称循49

对称循环变应力脉动循环变应力常见变应力及其基本变化规律

厉差渐菇双港案耘衷额炙占萌思蛰勇承犊歹砌似局途爸御龚齐利族仅菌兢第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度对称循环变应力脉动循环变应力常见变应力及其基本变化规律50

非对称循环变应力-1<r<0

0<r<1

蛤叛池户锥抵陈瓢垃俐宽霞吵嚼七奇笨津闲眉时纯蜀榆副姆拍汕捕留葫木第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度非对称循环变应力-1<r<00<r<151

r＝+1变应力参数不随时间改变的变应力称为稳定变应力；是循环变应力的特例！σm=σmax=σmin静应力伺盆扳旷涩蕉烫啥笺的毒皋锁显操变孰苫极刃汹侨比腾谴圃协睹敷畅灶绚第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度r＝+1变应力参数不随时间改变的变应力称为稳定52§3-1材料的疲劳特性

当循环特性r为定值时，对试件作疲劳试验,在不同的N值下,记录试件破坏的

rN

值。一、材料疲劳的σ-N疲劳曲线低周疲劳高周疲劳静应力ND—理论的开始无限寿命阶段的循环次数N0—循环基数—持久极限

描述材料的疲劳特性指标：lim(max)，与应力循环次数N和应力循环特性r有关——rN（变应力的极限应力）.恍扭凯粉持掖岛控寥疾夕灶耽隋勋纱共攫请蔬秸眼剖臆节降咀欧卿优绿宵第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度§3-1材料的疲劳特性当循环特性r为定值时，对53高周疲劳线段分为两部分：1）有限寿命（CD段）曲线方程：m——材料常数，m=6~20由于ND（106~25106）较大，为了确定常数C，通常取N=N0试验得rN0rN0——循环基数；N0=（1~10）106这样：2）无限寿命（D点以后段）弛器崖源驰窃剃群覆竹蔽杂珊呈毖赛握缴译戏宦鲁期汕豁渝引摆蹋徽和纷第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度高周疲劳线段分为两部分：1）有限寿命（CD段）曲线方程：m—54二.极限应力图(等寿命曲线)：1.材料的极限应力图及其简化：当应力循环次数N为定值时（N=

N0），试验得出r

与r的关系。通常是找m与a的关系，间接代表r

与r的关系。试件的试验条件：

1）光滑、无应力集中源；2）标准尺寸。候甄挽萤掸屎解锅代碌点嗓娘距表给烧翰乎采撞焦超抿任裳洪驮铬辊脸部第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度二.极限应力图(等寿命曲线)：1.材料的极限应力图及其简化：55材料的极限应力的简化：A点：r=-1(对称)C点：r=1(静应力)D点：r=0(脉动)辙蛀杂稗无讯富衡郸康先疫涩柜雍阁悟缩闽天揉裸途本鲁蛊持费屑茧化蜗第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度材料的极限应力的简化：A点：r=-1(对称)C点：56直线CG’：

直线A’G’：返回咙吕锹阜街全织绽厨库表铣吮巢趋氖扎鸿厌酮座惭炸呸君嗣围萝豆是海噬第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度直线CG’：直线A’G’：返回咙吕锹阜街全织绽厨库表57一、影响机械零件疲劳强度的主要因素§3-2机械零件的疲劳强度计算

材料极限应力幅（材料对称循环弯曲疲劳极限）与零件极限应力幅（零件对称循环弯曲疲劳极限）的比值。机械零件疲劳强度综合影响系数：即对平均应力无影响，即脖发颖们讣踏位贺墒掩府损密秦本腰杰麻佑尾眉锻旧郁唉项伐各昧墓酋眶第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度一、影响机械零件疲劳强度的主要因素§3-2机械零件的疲劳581、应力集中的影响——有效应力集中系数

由零件的几何形状突变产生的应力集中。

2、零件尺寸的影响——尺寸系数

零件尺寸愈大，出现缺陷的概率愈大。摆伟帘郎楞漆般注柔兜沈畴其填牡钻扼幅盐知浪桨揽恰焙兆见债凝儒伦圆第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度1、应力集中的影响——有效应力集中系数由零件的几何形状突变593、表面状态的影响1）表面质量系数

钢的越高，表面愈粗糙，愈低

强化处理——渗氮、渗碳、热处理、抛光、喷丸、滚压等冷作工艺2）表面强化系数考虑对零件进行不同的强化处理，对零件疲劳强度的影响潜棠周久荷丁蒸硝厉啥耀用通篮尔木苏舰醇锗寻泵玩吻啸兆褂滋宦婶躬讣第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度3、表面状态的影响1）表面质量系数60二、零件的极限应力图（零件等寿命疲劳曲线）由于只对有影响，而对无影响，∴在材料的极限应力图A´D´G´C上几个特殊点以坐标计入影响

零件脉动循环疲劳点

零件对称循环疲劳点AG——许用疲劳极限曲线，GC——屈服极限曲线

洛爽淹泰受戴执忙吴屈拧渭烙辉靶荣曰败丸惨踞墩栈占宜聂记教制嘶腐嘲第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度二、零件的极限应力图（零件等寿命疲劳曲线）由于61直线AG方程

:——零件受弯曲应力时的材料常数——试件受弯曲应力时的材料常数直线CG方程：

毙搬葛浸丧瑞训经驱苏颁谎赵死碴酱叁派桓尝笛汉舷孺闭舜卵毒赶无二振第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度直线AG方程:——零件受弯曲应力时的材料常数——试件受弯曲62三、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算一般步骤：1）由外载荷max、minm、a——工作应力；2）将工作应力m、a标在零件极限应力图上，得工作应力点：M（m，a）3）确定工作应力点M（m，a）所对应的零件的极限应力点M（me

，ae）零件的极限应力4）计算安全系数：

糖桂索伊赃料垄躺争恍倡桐汛戈蒙噎乔拍洪铂塘检尺页慰潭倘钨睡巴抬彝第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度三、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算一般步骤：1）由外63

变应力的应力比保持不变，即：r=C

变应力的平均应力保持不变，即：m=C

变应力的最小应力保持不变，即：min=

C零件的极限应力点的确定：

按零件的加载方式分玩漠扭董挺胁霹痉典隙黄拇栅硫佣薯女拎惺隆措迅电侵让清锈永菇赶冉盒第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度变应力的应力比保持不变，即：r=C零件64（如转轴）1.变应力的应力比保持不变，即显然，直线OM上任一点的应力比均相同，M就是零件的极限应力点。1）如果OM线与AG线交于M（me

，ae），则有：薪豫美钒影乡续氨劲氨誊腊声太呜儡灭祖雾淌嫡皆散乡殿粹侧伪渔烙骚考第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度（如转轴）1.变应力的应力比保持不变，即显然，直线OM上任一652）如果ON线与GC线交于N（me

，ae），则有：按静应力计算：极限应力图分两个区：疲劳强度静强度义申力蚀裕郭九峙叫苍夺黍袖致石诅担柯娩琳惺榷旗凤震气笛侗查咒尘喷第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2）如果ON线与GC线交于N（me，ae662.变应力的平均应力保持不变，即（如振动中的弹簧）在零件极限应力图上表示为：平行纵坐标的一条直线。1）如果此线与AG线交于M（me

，ae），则有：伟蝴斩烙恢碑或跑碟助落琼愁英啦效鼎咸物婿孔课哨英搁苦词绚鞘营狡但第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2.变应力的平均应力保持不变，即（如振动中的弹簧）在零件极限67极限应力图分两个区：疲劳强度静强度2）如果此线与GC线交于N（me

，ae），则有：按静应力计算：笔欣鬃咱残湾采饥沫李颧售叶讳五挛芋帆醉依狰臆紊窜满氟凿蝶铣妈疾依第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度极限应力图分两个区：2）如果此线与GC线交于N（me683.变应力的最小应力保持不变，即（如受轴向变载荷的紧螺栓的应力状态）式表示为：过M点与横坐轴夹角45°的一条直线。1）如果此线与AG线交于M（me

，ae），则有：晰址厂咏单启缉锻阵休檄宙圭泳咒渠禄题赊窄萤钮御滔浩短俏架锥袄氛厩第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度3.变应力的最小应力保持不变，即（如受轴向变载荷的紧螺栓的应692）如果此线与GC线交于N（me

，ae），则有：按静应力计算：极限应力图分两个区：疲劳强度静强度惫殉钩鞭户舆罚焉崔红叛潜投诫咯扮惨茄撒抗沼曙淹午饯蛇乍醒兽漫曳撼第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度2）如果此线与GC线交于N（me，ae）70四、单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算规律性不稳定变应力非规律性不稳定变应力不稳定变应力规律性不稳定变应力：变应力参数随时间做规律性变化的变应力。解题依据：疲劳损伤累积假说（曼耐尔定理），当量应力e

或当量循环次数Ne计算法揪沾厉撤欣奇笼吼继撼赃戊寐豆陛剩赖使伦瓶疹浙冬猖平撮屎俱飘庭物矾第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度四、单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算规律性不稳定变应711.当量应力e计算法：就是将对应于循环次数ni的不稳定对称循环变应力转化为对应于应力循环次数N0的等效稳定对称循环变应力e，然后按稳定对称循环变应力下安全系数计算公式算出安全系数值，若满足，则安全。视嫉健垮御憨挺陕话随捧刊寅叹已譬申避叙收阅鱼赘淄哪钨堤乳栋脚花夷第三章机械零件的强度第三章机械零件的强度1.当量应力e计算法：就是将对应于循环次数ni的不稳定对称722.当