机设课件-机械零件的强度

第三章机械零件的强度强度：影响零件工作能力最重要的因素材料、试件：静应力强度实际零件：变应力强度3-1材料的疲劳强度0t一、变应力的基本分类静应力0ta=maxmin对称循环变应力0tammax脉冲循环变应力0tamminmax一般循环变应力二、变应力的基本参数5个三、材料的疲劳曲线

maxNADCB§3-2高周疲劳和机械零件的疲劳强度计算一、疲劳曲线

rNN

rCD有限寿命区无限寿命区rN—N曲线§3-2高周疲劳和机械零件的疲劳强度计算1.疲劳极限r：对应于循环基数N0时的疲劳极限有限寿命区N<N0无限寿命区N≥N02.不同r下的疲劳极限r

rNNr=0.5r=0r=-1二、材料（试件）的极限应力线图极限应力线图：m—a图1.作图已知：s-1

02.分析横坐标：a=0，r=+1，静应力，C点（s，0）

纵坐标：m=0，r=-1，对称循环应力，A´点（0,-1）

过原点作45°线，a=m=，r=0，

脉动循环应力，D´点（,）

过C作45°线，CG´线表示max=m+a=s在区域内安全，线上极限应力状态，线外破坏A’D’G’线外疲劳破坏。G’C

线外静强度破坏材料特性(A’D’G’线斜率）曲线上任一点代表r的疲劳极限m+a三、零件的极限应力线图

零件（几何形状、尺寸、加工质量、强化）的疲劳极限要小于材料的疲劳极限。1.作图2.分析

C点（s，0）

A点（0,-1e）

D点四、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算单向稳定变应力：零件截面上只受一维应力（拉、压、弯、扭）计算步骤：（1）求危险截面上的max和min,计算出a和

m（2）画零件的极限应力线图（3）判断零件的失效形式（4）用计算法或作图法求三种典型的应力变化规律：1.r=C转轴tt0ab作图：已知：过原点O作射线OM（或ON）

交折线AGC于M’点（或N’点）求求强度计算2.m=C弹簧0tm作图：已知：过M点（或N点）作纵轴平行线MM´(或NN´)

交AGC于M´点（或N´点）求求强度计算3.min=C变载荷螺栓0t过M（或N）作与水平线交45°线的射线，

min=m-a=C求求强度计算注意：1.当零件应力变化规律未知时按r=C处理。

2.对于有限寿命疲劳强度计算时：五、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算不稳定变应力规律性：机床、机械手非规律性：汽车弹簧0tT规律性不稳定变应力→疲劳损伤积累假说（M.A.Miner）转换为稳定变应力非规律性不稳定变应力→统计强度理论→转换为规律性不稳定变应力→疲劳损伤积累假说→转换为稳定变应力0tMiner假说：零件在变应力作用下发生破坏的过程中，内部损伤是逐步积累的，达到一定程度即发生破坏。假设：1.破坏与加载顺序无关；

2.损伤率相同，则疲劳损伤程度相同（与过载大小无关）计算方便：选择计算应力（当量应力）计算应力：作用时间长，数值大，起主要破坏作用的应力——1六、双向稳定变应力时的疲劳强度计算零件剖面同时承受二维应力（法向+切向）称为双向应力。1.对称循环：影响最大为应力幅实验得出极限应力关系：2.非对称循环对称化七、提高机械零件疲劳强度的措施1.降低零件上的应力集中；2.选择高强度材料、热处理、强度处理；3.提高表面质量；4.减少消除表面裂纹§3-3机械零件的接触强度曲率半径泊桑比弹性模数§3-3机械零件的接触强度BFFb接触应力特点问答题1.问：试述零件的静应力与变应力是在何种载荷作用下产生的？

答：静应力只能在静载荷作用下产生，变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生。2.问：零件的等寿命疲劳曲线与材料试件的等寿命疲劳曲线是否相同？

答：两者不同，零件的等寿命疲劳曲线需考虑零件上应力集中对材料疲劳极限的影响。3.问：疲劳损伤线性累积假说的含义是什么？

答：该假说是：在每一次应力作用下，零件寿命就要受到一定损伤率，当损伤率累积达到100%时（即达到疲劳寿命极限）便发生疲劳破坏。通过该假说可将非稳定变应力下零件的疲劳强度计算折算成等效的稳定变应力疲劳强度。4.问：机械零件上的哪些位置易产生应力集中？举例说明。如果零件一个截面有多种产生应力集中的结构，有效应力集中

答：零件几何尺寸突变（如：沟槽、孔、圆角、轴肩、键槽等）及配合零件边缘处易产生应力集中。当一个截面有多处应力源时，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。5.问：两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？

答：点、线接触时应按接触强度进行计算；面接触应按挤压强度计算。6.问：零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？

答：不变。7.问：两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力是否相同？

答：两零件的接触应力始终相同（与材料和几何尺寸无关）。选择题1、零件的形状、尺寸、结构相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____。

A.较高

B.较低

C.相同

2、某齿轮工作时，轮齿双侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。

A.对称循环

B.脉动循环

C.循环特性r=-0.5的循环

D.循环特性r=+1的循环

3、零件表面经淬火、渗氮、喷丸、磙子碾压等处理后，其疲劳强度____。

A.增高

B.降低

C.不变

D.增高或降低视处理方法而定4、某齿轮工作时，轮齿单侧受载，则该齿轮的齿面接触应力按___变化。

A.对称循环

B.脉动循环

C.循环特性r=-0.5的循环

D.循环特性r=+1的循环5、零件的工作安全系数为_____。

A.零件的极限应力比许用应力

B.零件的极限应力比零件的工作应力

C.零件的工作应力比许用应力

D.零件的工作应力比许用应力6、脉动循环应力的循环特性为_____。

A.1

B.-1

C.0

D.其它值7、外圈固定内圈随轴转动的滚动轴承，其内圈上任一点的接触应力为_____。

A.对称循环交变应力

B.静应力

C.不