河科大机械零件教案第3章 机械零件的强度

河北科技大学教案用纸第1页第2次课2学时上次课复习：失效及失效形式本次课题（或教材章节题目）：第3章机械零件的强度；§1～3疲劳强度计算教学要求：掌握材料的疲劳特性及单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算。重点：材料的疲劳特性及单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算。难点：材料的疲劳特性。教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1．材料的疲劳特性45′。２．机械零件的疲劳强度计算45′。课后作业参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械原理》孙桓主编高等教育出版社《机构组成原理》曹惟庆编著北京：高等教育出版社1983《机械设计基础原理》杨可祯主编高等教育出版社注：本页为每次课教案首页第三章机械零件的强度§3-1材料的疲劳特性1.稳定循环变应力的分类（见下图）稳定循环变应力的分类图稳定循环变应力的分类图2.对称循环变应力下材料的疲劳特性⑴s－N曲线材料的疲劳特性曲线图⑵机械零件的有限寿命设计和无限寿命设计有限寿命与无限寿命有限寿命与无限寿命图3.非对称循环变应力下材料的疲劳特性◆材料的极限应力线图（等寿命疲劳曲线）材料的极限应力线图材料的极限应力线图第3次课2学时上次课复习：变应力概念、疲劳破坏本次课题（或教材章节题目）：§３－2～4疲劳强度、抗断裂强度及接触强度计算教学要求：1）掌握单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；2）了解抗断裂强度；3）了解接触疲劳强度。重点：单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；难点：单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；教学手段及教具：多媒体或课堂讲授讲授内容及时间分配：1）单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算；7０分钟2）抗断裂强度；5分钟3）接触疲劳强度。1５分钟课后作业3-193-20参考资料《机械设计》谈家祯主编中国标准出版社《机械设计》董刚主编机械工业出版社注：本页为每次课教案首页§3-2机械零件的疲劳强度计算图3-8零件的极限应力线图图3-8零件的极限应力线图◆零件的极限应力线图由于零件尺寸及几何形状的变化、加工质量及强化因素的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。零件的极限应力线图（图3-8）与材料的极限应力线图（图3-7）的区别是：将图3-7中A′、D′两点的纵坐标除以零件的弯曲疲劳综合影响系数Kσ。同理，ADGC线以下为安全区，以上为危险区。ADG线上的点为零件疲劳失效的界限应力，GC线上的点为零件静强度失效的界限应力。（一）单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算受非对称循环应力作用时，零件的安全系数为：图3-9图3-9r=C时零件的极限应力计算图（例如：绝大多数转轴）式中，Sca为计算安全系数（按比例作图求出零件的极限应力后求解或直接用教材上所列公式求解）；slim为零件的极限应力，需根据零件的应力变化规律来确定；s为零件所受实际工作应力；S为许用安全系数。图3图3-10sm=（例如：振动着的弹簧）图3-11smin=C时零件的极限应力计算图（例如：紧螺栓联接的螺栓承受轴向变载荷时）图3-9～图3-11为零件典型的三种应力变化规律下确定极限应力值的方法，其中：Mi′或Ni′点为零件失效的界限点，其坐标为（σ′me，σ′ae）；M或N点为零件的工作应力点，其坐标为（σm，σa）。一般有两种情况：①若零件的工作应力点落在灰色区域内（如M点），则按疲劳强度计算：，②若零件的工作应力点落在点区域内（如N点），则只需进行静强度计算：§3-3机械零件的抗断裂强度在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。断裂力学——是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力