第02章机械设中的强度问题

1、机械设计2 机械设计中的强度问题 强度（强度（strength）抵抗断裂、点蚀及塑性变形等破坏性失效的能力抵抗断裂、点蚀及塑性变形等破坏性失效的能力 强度约束：强度约束： 载荷载荷(load)：作用在零件上的外力、弯矩、扭矩等作用在零件上的外力、弯矩、扭矩等1) 根据性质分类：根据性质分类：静载荷静载荷(static load)动载荷动载荷(varying load)机械设计2 机械设计中的强度问题 2) 根据计算方法分类：根据计算方法分类：工作载荷工作载荷(working load)：名义载荷名义载荷(nominal load)：机器正常工作所受的实际载荷机器正常工作所受的实际载荷机器在理想

2、和稳定条件下的载荷机器在理想和稳定条件下的载荷)mn(95502 nipt 计算载荷计算载荷(computational load)：考虑机器工作中所受的各种附加载荷而得到的载荷考虑机器工作中所受的各种附加载荷而得到的载荷k (load factor)：载荷系数：载荷系数12近似替代实际载荷，设计时均用此载荷计算载荷计算载荷 = k 名义载荷名义载荷机械设计2 机械设计中的强度问题 应力应力静应力静应力(static stress)变应力变应力(varying stress)变应力变应力稳定循环稳定循环不稳循环不稳循环随机随机(random)t、 a、 m不随时间而变不随时间而变t、 a、 m

3、之一随时间而变之一随时间而变随机变化，均不确定随机变化，均不确定ttt 主要讨论主要讨论稳定循环变应力稳定循环变应力！0003) 应力应力(stress)机械设计2 机械设计中的强度问题 稳定循环变应力的几个主要参数：稳定循环变应力的几个主要参数：maxmaxminmaminmarammaxammin2minmaxm2minmaxamaxminr 1, 1r max和和 min同侧同侧时，时，r为正值为正值;异异侧时，侧时，r为负值为负值机械设计2 机械设计中的强度问题 0mminmaxminmaxa1r0minma22max0a0rmminmax1r1, 1, 0rt机械设计2 机械设计中的

4、强度问题 ntimy n机械设计2 机械设计中的强度问题 脆性材料：脆性材料：塑性材料：塑性材料：blimlimsblimlims例如：例如： b=200mpa45： b=650mpa s=360mpa静应力作用下的极限应力：静应力作用下的极限应力：灰铸铁：灰铸铁：静应力作用下的失效：静应力作用下的失效：断裂或塑性变形断裂或塑性变形二、静应力作用下的强度问题二、静应力作用下的强度问题 slim slim强度约束：强度约束： 材料的强度极限材料的强度极限 材料的屈服极限材料的屈服极限机械设计2 机械设计中的强度问题 变应力作用下的主要失效：变应力作用下的主要失效：疲劳断裂疲劳断裂 slim sl

5、im强度约束：强度约束：轴实验发现：实验发现：变变应力应力作用下零件发生疲作用下零件发生疲劳断裂时的劳断裂时的应力远应力远低于强度极限低于强度极限 b即：即： lim b三、稳定循环变应力作用下的强度问题三、稳定循环变应力作用下的强度问题 机械设计2 机械设计中的强度问题 机械设计2 机械设计中的强度问题 n rn1rn2n1n2n0rn0n0低、中碳钢，低、中碳钢， n0=106107合金钢、有色金属合金钢、有色金属, n0=108或或5108rnk 当当 nn0，有限寿命有限寿命nmrn 0nmr rmrnnn 0当当 nn0，无限寿命无限寿命rrn 机械设计2 机械设计中的强度问题 机械

6、设计2 机械设计中的强度问题 m ao r r a + macmaxmin ramam tan1tan1 rr 11tan m aeb机械设计2 机械设计中的强度问题 m aogbad45o)()(10010 ssr101102tan sss01rr 01rr 机械设计2 机械设计中的强度问题 m aogbad45o mamar 1m0012 mpopr s mppgop og 01rr 01rr 机械设计2 机械设计中的强度问题 m aogbad45ocb 1 )()(1mamar m机械设计2 机械设计中的强度问题 机械设计2 机械设计中的强度问题 机械设计2 机械设计中的强度问题 kkd

7、 )( kkd )()(, 0( 1dka ), 0(1 a)2,2(00 b)(2,2( 00dkb m aogbadabd2)1)()()1)(100100 dsssdkkr机械设计2 机械设计中的强度问题 )(1madmark sr 01rr 01rr m aogbadabd )(1madmark 机械设计2 机械设计中的强度问题 lim s lim smaxlim samr )(1skmad ssams )(1sksmad m aogbadabd机械设计2 机械设计中的强度问题 22 sssss adks )(1 madks )(1 madks )(1adks )(1 机械设计2 机械

8、设计中的强度问题 hph max lfeenh)11(1222121max1221 四、接触应力作用下的强度问题四、接触应力作用下的强度问题 机械设计2 机械设计中的强度问题 mpa129)60318(2121minmax a mpa189)60318(2121minmax m189. 031860maxmin r机械设计2 机械设计中的强度问题 m aogbadabd2)1)()()1)(100100 dsssdkkr kkd )(62. 1178. 026. 1 494. 04002670)162. 1(780)670780(400780670)162. 1(0 r0 rr 机械设计2 机械设计中的强度问题 )(1madmark 2 . 066666640022001 m aogbadabd)1892 . 012962. 1()189