第3章機械零件的強度-yuan

1、*長江大學機械工程學院1第第3章章 機械零件的強度機械零件的強度3-1材料的疲勞特性 3-2機械零件的疲勞強度計算 3-3機械零件的抗斷裂強度 3-4機械零件的接觸強度 *長江大學機械工程學院2潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一、應力的種類一、應力的種類 t= =常數(shù)常數(shù)脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力r =0靜應力靜應力: = =常數(shù)常數(shù)變應力變應力: 隨時間變化隨時間變化2minmaxm平均應力平均應力:2minmaxa應力幅應力幅:循環(huán)變應力循環(huán)變應力變應力的循環(huán)特性變應力的循環(huán)特性:maxminr對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變應力r =- -1脈動循環(huán)變應力脈動循環(huán)變應力

2、對稱循環(huán)變應力對稱循環(huán)變應力 -1 -1= 0= 0 +1 +1 靜應力靜應力maxmTmaxminaamtmaxminaattaaminr =+1靜應力是變應力的特例靜應力是變應力的特例3-1材料的疲勞特性 *長江大學機械工程學院3潘存云教授研制循環(huán)應力下，零件的主要失效形式是循環(huán)應力下，零件的主要失效形式是疲勞斷裂疲勞斷裂。斷口通常斷口通常沒有顯著的塑性變形沒有顯著的塑性變形。不論是脆性材料，還是。不論是脆性材料，還是塑性材料，均表現(xiàn)為脆性斷裂。塑性材料，均表現(xiàn)為脆性斷裂。更具突然性，更危險更具突然性，更危險。疲勞斷裂過程：疲勞斷裂過程： 斷裂面累積損傷處表面光滑，而折斷區(qū)表面粗糙。斷裂面

3、累積損傷處表面光滑，而折斷區(qū)表面粗糙。光滑的疲光滑的疲勞發(fā)展區(qū)勞發(fā)展區(qū)粗糙的脆粗糙的脆性斷裂區(qū)性斷裂區(qū)v裂紋萌生、裂紋擴展、斷裂裂紋萌生、裂紋擴展、斷裂疲勞斷裂的特點：疲勞斷裂的特點： max B 甚至甚至 max S 疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結果疲勞斷裂是微觀損傷積累到一定程度的結果*長江大學機械工程學院4潘存云教授研制潘存云教授研制maxN二、二、 N疲勞曲線疲勞曲線 用參數(shù)用參數(shù)max表征材料的疲表征材料的疲勞極限，通過實驗，可得出如勞極限，通過實驗，可得出如圖所示的疲勞曲線。稱為：圖所示的疲勞曲線。稱為： N疲勞曲線疲勞曲線 104C在原點處在原點處，對應的應力循，對應的應力

4、循環(huán)次數(shù)環(huán)次數(shù)為為N=1/4，即在加載即在加載到最大值時材料被拉斷。顯到最大值時材料被拉斷。顯然該值為強度極限然該值為強度極限B 。B103tBAN=1/4 AB段，應力循環(huán)次數(shù)段，應力循環(huán)次數(shù)103 ，max變化很小，可以近似看作為變化很小，可以近似看作為靜應力強度靜應力強度（靜應力區(qū)靜應力區(qū)）。 BC段，段，N=103104，隨著，隨著N max ，材料破壞伴有塑，材料破壞伴有塑性變形，稱這一階段的疲勞現(xiàn)象為性變形，稱這一階段的疲勞現(xiàn)象為應變疲勞應變疲勞 因因N較小，特稱為較小，特稱為低周疲勞低周疲勞。應變疲勞應變疲勞低周疲勞低周疲勞靜應力區(qū)靜應力區(qū)*長江大學機械工程學院5潘存云教授研制r

5、NrD)NN持久疲勞極限 （由于由于N NDD很大，所以在作疲勞試驗時，常規(guī)定一個很大，所以在作疲勞試驗時，常規(guī)定一個循環(huán)次數(shù)循環(huán)次數(shù)N N0 0( (稱為稱為循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù)) )，用，用N N0 0及其相對應的疲勞及其相對應的疲勞極限極限 r來近似代表來近似代表N NDD和和 rr。maxNrN0107CDrNNBAN=1/4 D點以后的疲勞曲線呈一點以后的疲勞曲線呈一水平線，代表著無限壽命區(qū)水平線，代表著無限壽命區(qū)其方程為其方程為 實踐證明，機械零件的疲實踐證明，機械零件的疲勞大多發(fā)生在勞大多發(fā)生在CD段。段。)(=DCmrNNNNCNCDCD段曲線可用下式描述段曲線可用下式描述于是有于

6、是有CNN0mrmrN104CB103有限有限壽命壽命疲勞疲勞階段階段無限無限壽命壽命疲勞疲勞階段階段mrNNN0r0rrNNmNm與材料有關的常數(shù)與材料有關的常數(shù) C常數(shù)常數(shù) *長江大學機械工程學院6 式中式中 N0（循環(huán)基數(shù)循環(huán)基數(shù)）、）、 r（ N0所所對應的疲勞極限對應的疲勞極限 ）及及m（材料常數(shù)材料常數(shù)）的值由材料試驗確定。的值由材料試驗確定。P23mrNNN0r0rrNNmN試驗結果表明在試驗結果表明在CDCD區(qū)間內(nèi)，試件經(jīng)過相應次數(shù)的區(qū)間內(nèi)，試件經(jīng)過相應次數(shù)的變應力作用之后，總會發(fā)生疲勞破壞。而變應力作用之后，總會發(fā)生疲勞破壞。而D D點以后，如點以后，如果作用的變應力最大應力

7、小于果作用的變應力最大應力小于DD點的應力（點的應力（max r），），則無論循環(huán)多少次，材料都不會破壞。則無論循環(huán)多少次，材料都不會破壞。CDCD區(qū)間區(qū)間有限疲勞壽命階段有限疲勞壽命階段 DD點之后點之后無限疲勞壽命階段無限疲勞壽命階段 高周疲勞高周疲勞 潘存云教授研制maxNrN0107CBAN=1/4 104CB103DrNN低周疲勞低周疲勞N1040mNNKN為壽命系數(shù)。為壽命系數(shù)。靜應力區(qū)靜應力區(qū)N103*長江大學機械工程學院7潘存云教授研制amS-1潘存云教授研制amS-1材料的疲勞極限曲線也材料的疲勞極限曲線也可用于特定的應力循環(huán)次數(shù)可用于特定的應力循環(huán)次數(shù)N N下，極限應力幅與

8、平均應下，極限應力幅與平均應力之間的關系曲線來表示，力之間的關系曲線來表示，特稱為特稱為等壽命曲線等壽命曲線，也稱為，也稱為極限應力線圖。極限應力線圖。（二次曲線）（二次曲線）單直線簡化單直線簡化雙直線簡化雙直線簡化三、等壽命疲勞曲線三、等壽命疲勞曲線實際應用時常有兩種簡化方法。實際應用時常有兩種簡化方法。amS-145 *長江大學機械工程學院8a mS 45 -1O潘存云教授研制max簡化等壽命曲線（簡化等壽命曲線（雙直線極限應力線圖雙直線極限應力線圖）：）： 已知已知A(0，-1) D (0 /2，0 /2)兩點坐兩點坐標，求得標，求得A直線的方直線的方程為程為ma1smaA直線上任意點代

9、表直線上任意點代表一定循一定循環(huán)特性時的疲勞極限環(huán)特性時的疲勞極限。對稱循環(huán)對稱循環(huán) m=0 , max=a=-1 A脈動循環(huán)脈動循環(huán) m=a =0 /2 C直直 線上任意點的最大應力均達到了屈服極限。線上任意點的最大應力均達到了屈服極限。0 /20 /245 Dm a C直線上任意點直線上任意點N 的坐標為的坐標為（m ，a ）由由三角形中兩條直角邊相等可求得三角形中兩條直角邊相等可求得 C直線的方程為直線的方程為 a GCNP24*長江大學機械工程學院9潘存云教授研制a mS 45 -1GC0 /20 /245 DCGAO而正好落在而正好落在AGC折線上折線上時，表示應力狀況達到疲時，表示

10、應力狀況達到疲勞破壞的極限值。勞破壞的極限值。 0012對于碳鋼，對于碳鋼， 0.10.2，對于合金鋼，對于合金鋼， 0.20.3。公式公式 中的參數(shù)中的參數(shù) 為試件受循環(huán)彎曲應力為試件受循環(huán)彎曲應力時的材料常數(shù)，其值由試驗及下式?jīng)Q定時的材料常數(shù)，其值由試驗及下式?jīng)Q定ma1當應力點落在當應力點落在OAGC以外以外時，一定會發(fā)生疲勞破壞。時，一定會發(fā)生疲勞破壞。 當循環(huán)應力參數(shù)（當循環(huán)應力參數(shù)（ m，a ）落在）落在OAGC以內(nèi)以內(nèi)時，表示不會發(fā)生疲勞破壞。時，表示不會發(fā)生疲勞破壞。*長江大學機械工程學院10a m潘存云教授研制材料材料S -1DAGC3-2機械零件的疲勞強度計算 一、零件的極限

11、應力線圖一、零件的極限應力線圖由于材料試件是一種特殊的結構，而實際零件的幾何形狀、尺寸大小、加工質量及強化因素等與試件有區(qū)別，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。定義彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)定義彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)e11K在在不對稱循環(huán)不對稱循環(huán)時，時，是試件與零件是試件與零件極限應力幅的比值極限應力幅的比值。-1 0 /(2)0 /(2 ) 零件的對稱循環(huán)彎曲疲零件的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限為勞極限為-1e 設材料的對稱循環(huán)彎曲設材料的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限為疲勞極限為 -1K1e1K0e045 DAG45 -1e零件零件且總有且總有 -1e -1 *長江大學機械工程學院11潘存云

12、教授研制amS -1DAGC-1 AG45 -1e45 Dmeae11eeKsmeaemeae1K或直線直線A的方程為的方程為 直線直線C的方程為的方程為 ae 零件所受極限應力幅；零件所受極限應力幅；me 零件所受極限平均應力；零件所受極限平均應力； e 零件受循環(huán)彎曲應力時的材料常數(shù)；零件受循環(huán)彎曲應力時的材料常數(shù)； 彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù) 反映了反映了應力集中、應力集中、尺寸因素、表面加工質量尺寸因素、表面加工質量及及強化強化等因素的綜合影響結果。等因素的綜合影響結果。其計算公式如下其計算公式如下其中：其中：k 零件的零件的有效應力集中系數(shù)；有效應力集中系數(shù)

13、；qkK111 零件的零件的表面質量系數(shù)；表面質量系數(shù)； 零件的零件的尺寸系數(shù)；尺寸系數(shù)；q 零件的零件的強化系數(shù)強化系數(shù)。CG P38-45*長江大學機械工程學院12潘存云教授研制meae11eeKsmeae=+及meae1+=K或對于切應力同樣有如下方程對于切應力同樣有如下方程其中系數(shù)其中系數(shù) k 、 、 、 與與 k 、 、 、 q 相對應。相對應。 qkK111教材附表教材附表3-13-11詳細列出了零件的典型結構、尺詳細列出了零件的典型結構、尺寸、表面加工質量及強化措施等因素對彎曲疲勞極限的寸、表面加工質量及強化措施等因素對彎曲疲勞極限的綜合影響綜合影響 。下面列舉了部分圖表。amO

14、S -1DAGC-1 0 /20 /245 DAG45 -1e P38-45*13影響疲勞強度的主要因素影響疲勞強度的主要因素一一.應力集中的影響應力集中的影響1. 應力集中產(chǎn)生的主要原因：零件截面形狀發(fā)生的突然變化應力集中產(chǎn)生的主要原因：零件截面形狀發(fā)生的突然變化2. 名義應力名義應力和實際最大應力和實際最大應力max3. 理論應力集中系數(shù)與有效應力集中系數(shù)理論應力集中系數(shù)與有效應力集中系數(shù)max理論應力集中系數(shù)：理論應力集中系數(shù)：有效應力集中系數(shù)：有效應力集中系數(shù)：1(1)kq 材料的敏感系數(shù)材料的敏感系數(shù) q1有效應力集中系數(shù)總比理論應力集中系數(shù)小有效應力集中系數(shù)總比理論應力集中系數(shù)小軸

15、上環(huán)槽、軸肩圓角、軸上徑向孔軸上環(huán)槽、軸肩圓角、軸上徑向孔理論應力集中系數(shù)理論應力集中系數(shù)軸上鍵槽、外花鍵、軸上鍵槽、外花鍵、普通螺紋的拉壓有效普通螺紋的拉壓有效應力集中系數(shù)應力集中系數(shù)鋼材的敏鋼材的敏性系數(shù)性系數(shù)*14二二.尺寸效應尺寸效應1.零件尺寸越大，疲勞強度越低零件尺寸越大，疲勞強度越低2.尺寸及截面形狀系數(shù)尺寸及截面形狀系數(shù) 、三三.表面狀態(tài)的影響表面狀態(tài)的影響1.零件的表面粗糙度的影響零件的表面粗糙度的影響2.表面質量系數(shù)表面質量系數(shù)四四.表面處理的影響表面處理的影響1.零件表面施行不同的強化處理的影響零件表面施行不同的強化處理的影響2.表面質量系數(shù)表面質量系數(shù)q四四.彎曲疲勞極

16、限彎曲疲勞極限綜合影響系數(shù)綜合影響系數(shù)111qkK注：以上影響因素是通過影響應力幅來影響零件的疲勞強度注：以上影響因素是通過影響應力幅來影響零件的疲勞強度的的影響疲勞強度的主要因素影響疲勞強度的主要因素1aemeK *長江大學機械工程學院15潘存云教授研制NM二、單向穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算二、單向穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算首先根據(jù)零件危險截面上的首先根據(jù)零件危險截面上的 max 及及 min確定平均應力確定平均應力m與與應力幅應力幅a； 然后，在極限應力線圖的坐然后，在極限應力線圖的坐標中標示出相應工作應力點標中標示出相應工作應力點MM或或N N。兩種情況分別討論a mOS -1CAG-1

17、eD相應的疲勞極限應力應是極相應的疲勞極限應力應是極限應力曲線限應力曲線AGC上的某一個點上的某一個點MM或或N N所代表的應力。所代表的應力。M或或N的位置確定與循環(huán)應力的變化規(guī)律有關。的位置確定與循環(huán)應力的變化規(guī)律有關。am 應力比為常數(shù)應力比為常數(shù)r=C可能發(fā)生的應可能發(fā)生的應力變化規(guī)律力變化規(guī)律 平均應力為常數(shù)平均應力為常數(shù) m=C 最小應力為常數(shù)最小應力為常數(shù) min=C計算安全系數(shù)及疲勞強度條件為計算安全系數(shù)及疲勞強度條件為 SS+=amammaxmaxca絕大多數(shù)轉軸的應力狀態(tài)絕大多數(shù)轉軸的應力狀態(tài)振動著的受載彈簧振動著的受載彈簧緊螺栓連接受軸向載荷緊螺栓連接受軸向載荷*長江大學

18、機械工程學院16潘存云教授研制11rCra mO-1CAG-1e D(1) r=常數(shù)常數(shù) 聯(lián)立直線聯(lián)立直線OM和和AG的方程得的方程得作射線作射線OM，其上任意一點，其上任意一點所代表的應力循環(huán)都具有相所代表的應力循環(huán)都具有相同的應力比同的應力比 r。則則M1為極為極限應力點，其坐標值限應力點，其坐標值me ，ae之和就是對應于之和就是對應于M點的點的極限應力極限應力max 。amaxminmmaxmin比值S amMmeaeM1maxaeme1maam()K1maxamK1a1m1amam,MKK 可得可得S Scaca及疲勞強度條件為及疲勞強度條件為 SKS+=ma1-maxmaxca絕大

19、多數(shù)轉軸的應力狀態(tài)絕大多數(shù)轉軸的應力狀態(tài)*長江大學機械工程學院17潘存云教授研制ae-1-1ea mOCAD GN點的極限應力點點的極限應力點N N1位于直線位于直線CG上，上，meaeamN N1maxsmeae有有 這說明工作應力為這說明工作應力為N點時，首先點時，首先可能發(fā)生的是屈服失效。故只需要進可能發(fā)生的是屈服失效。故只需要進行靜強度計算即可。行靜強度計算即可。Sca及強度計算公式為及強度計算公式為SS+=masmaxsca凡是工作應力點落在凡是工作應力點落在OGC區(qū)域內(nèi)，在循環(huán)特性區(qū)域內(nèi)，在循環(huán)特性 r=常數(shù)常數(shù)的條件下，極限應力統(tǒng)統(tǒng)為屈服極限，只需的條件下，極限應力統(tǒng)統(tǒng)為屈服極限

20、，只需要進行靜強度計算。要進行靜強度計算。*長江大學機械工程學院18潘存云教授研制am-1-1eamOCAD G(2) m=常數(shù)常數(shù) 此時需要在此時需要在 AG上確定上確定M2，使得使得m= m M顯然顯然M2在過在過M點且與縱軸平點且與縱軸平行的直線上，該線上任意一行的直線上，該線上任意一點所代表的應力循環(huán)都具有點所代表的應力循環(huán)都具有相同的平均應力值。相同的平均應力值。 M2聯(lián)立聯(lián)立M M2和和AG的方程得的方程得M2maxaemeKKma)(1Kmaae1Sca及疲勞強度條件為及疲勞強度條件為max-1camaxam()()mKSSK12ammMK ，振動著的受載彈簧振動著的受載彈簧*長

21、江大學機械工程學院19潘存云教授研制潘存云教授研制-1-1ea mOCA Ds G45 am-1-1ea mOCADs G同理，對應于同理，對應于N點的極限應點的極限應力為力為N N2點。點。 N N2由于落在了直線由于落在了直線CG上，故只上，故只要進行靜強度計算。要進行靜強度計算。計算公式為計算公式為SS+=masmaxsca(3) min=常數(shù)常數(shù) MM3此時需要在此時需要在 AG上確定上確定M3，使得使得 min= min min= m - a = C過過M點作點作45 直線，其上任意一直線，其上任意一點所代表的應力循環(huán)都具有相點所代表的應力循環(huán)都具有相同的最小應力。同的最小應力。 M

22、3如圖。如圖。minML緊螺栓連接受軸向載荷緊螺栓連接受軸向載荷*長江大學機械工程學院20潘存云教授研制在在OAD區(qū)域內(nèi)，最小應力均區(qū)域內(nèi)，最小應力均為負值，在實際機器中極少為負值，在實際機器中極少出現(xiàn)，故不予討論。出現(xiàn)，故不予討論。通過通過O、G兩點分別作兩點分別作45直線，直線， I得得OAD、ODGI、GCI三個區(qū)域。三個區(qū)域。PLQminQ0 0minM-1e-1a mOCAS GMM3 D而在而在GCI區(qū)域內(nèi)，極限應力統(tǒng)區(qū)域內(nèi)，極限應力統(tǒng)為屈服極限。按靜強度處理：為屈服極限。按靜強度處理：SS+=masmaxsca在在ODGI區(qū)域內(nèi)，極限應力在疲勞極限應力曲線上。區(qū)域內(nèi)，極限應力在疲

23、勞極限應力曲線上。通過聯(lián)立直線通過聯(lián)立直線M M3和和AG的方程可求解的方程可求解M3點的坐標值后，點的坐標值后，可得到可得到計算安全系數(shù)及疲勞強度條件為計算安全系數(shù)及疲勞強度條件為max-1mincamaxamin2()()(2)KSSK1min1min3,KMKK maxmin2() 2amaa*長江大學機械工程學院21潘存云教授研制規(guī)律性不穩(wěn)定變應力規(guī)律性不穩(wěn)定變應力三、單向不穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算三、單向不穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算若應力每循環(huán)一次都對材料的破壞起相同的作用，若應力每循環(huán)一次都對材料的破壞起相同的作用，則應力則應力 1 每循環(huán)一次對材料的損傷率即為每循環(huán)一次對材料的

24、損傷率即為1/N1，而循，而循環(huán)了環(huán)了n1次的次的1對材料的損傷率即為對材料的損傷率即為n1/N1。如此類推，循。如此類推，循環(huán)了環(huán)了n2次的次的2對材料的損傷率即為對材料的損傷率即為n2/N2，不穩(wěn)定不穩(wěn)定變應力變應力規(guī)律性規(guī)律性非規(guī)律性非規(guī)律性 用用統(tǒng)計方法統(tǒng)計方法進行疲勞強度計算進行疲勞強度計算按按疲勞損傷累疲勞損傷累積積假說假說進行疲勞強度計算進行疲勞強度計算如汽車鋼板彈簧的載荷與應力受載重量、行車速度、輪胎充氣程度、路面狀況、駕駛員水平等因素有關。如汽車鋼板彈簧的載荷與應力受載重量、行車速度、輪胎充氣程度、路面狀況、駕駛員水平等因素有關。1n12n23n34n4maxnOmaxNO1

25、n1N12 n2N23 n3 N3-1 -1 ND而低于而低于-1的應力可以認為不構成破壞作用。的應力可以認為不構成破壞作用。 如專用機床主軸如專用機床主軸*長江大學機械工程學院22 當損傷率達到當損傷率達到100%時，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對時，材料即發(fā)生疲勞破壞，故對應于極限狀況有應于極限狀況有1=+=3322111=NnNnNnNnziii實驗表明實驗表明 (1)當應力作用順序是先大當應力作用順序是先大 后小時，等號右邊值后小時，等號右邊值 1； 11ziiiNn11ziiiNn一般情況有一般情況有 2 . 27 . 01ziiiNnmiiNN10其中：1).(1101221110mzi

26、miimzzmmmNnnnnN極限情況極限情況 P30 有誤有誤*長江大學機械工程學院23mzimiiNn101mzimiinN1=0ca1=SS=ca1ca若材料在這些應力作用下，未達到破壞，則有若材料在這些應力作用下，未達到破壞，則有令不穩(wěn)定變應力的計算應力為令不穩(wěn)定變應力的計算應力為則則 ca -1 ，其強度條件為，其強度條件為四、雙向穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算四、雙向穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算 當零件上同時作用有同相位的法向和切向對稱循環(huán)穩(wěn)當零件上同時作用有同相位的法向和切向對稱循環(huán)穩(wěn)定變應力定變應力 a a 和和 a a時，由實驗得出的極限應力關系式為時，由實驗得出的極限應力關系式為

27、12e1a2e1a*長江大學機械工程學院24潘存云教授研制潘存云教授研制CD式中式中 a及及 a為同時作用的切為同時作用的切向及法向應力幅的極限值向及法向應力幅的極限值。若作用于零件上的應力幅若作用于零件上的應力幅 a及及 a如圖中如圖中MM點表示，則圖點表示，則圖中中MM點對應于點對應于MM點的極限應力。點的極限應力。由于是對稱循環(huán)變應力，故應力幅即為最大應力?；【€由于是對稱循環(huán)變應力，故應力幅即為最大應力?；【€ AMB 上任何一個點即代表一對極限應力上任何一個點即代表一對極限應力a及及a。Oa-1ea-1e12e1a2e1aABMDCM計算安全系數(shù)計算安全系數(shù)ODODOCOCOMOMSca

28、a1eOC因為a1eODa1eOCa1eODacaacaa=SSa于是有強調(diào)代入第一個公式強調(diào)代入第一個公式12e1a2e1a*長江大學機械工程學院25將將 a及及 a代入到極限應力關代入到極限應力關系可得系可得潘存云教授研制12e12e1acaacaSS11eeaaSS和而而 是是只承受切向應力只承受切向應力或或只承受法向應力只承受法向應力時的計算安全系數(shù)。時的計算安全系數(shù)。于是求得計算安全系數(shù)于是求得計算安全系數(shù)22ca+=SSSSOMOMS注：只要工作應力點注：只要工作應力點MM落在極限區(qū)域以內(nèi)，就不會達落在極限區(qū)域以內(nèi)，就不會達到極限條件，因而總是安全的。到極限條件，因而總是安全的。C

29、DOa-1ea-1eABMDCM1amSK 當零件上所承受的兩個變應力均為不對稱循環(huán)時，有當零件上所承受的兩個變應力均為不對稱循環(huán)時，有1amSK *長江大學機械工程學院26五、許用安全系數(shù)的選取五、許用安全系數(shù)的選取 安全系數(shù)定得正確與否對零件尺寸有很大影響安全系數(shù)定得正確與否對零件尺寸有很大影響（1 1）靜應力下，塑性材料的零件靜應力下，塑性材料的零件 S =1.2 =1.2.5.5 鑄鋼件鑄鋼件 S =1. =1.5.5S典型機械的典型機械的 S 可通過查表求得?？赏ㄟ^查表求得。 無表可查時，按以無表可查時，按以下原則取下原則取零件尺寸大，結構笨重。零件尺寸大，結構笨重。S可能不安全?？?/p>

30、能不安全。（）（）靜應力下，脆性材料，如高強度鋼或鑄鐵：靜應力下，脆性材料，如高強度鋼或鑄鐵： S =3 =34 4（3 3）變應力下，變應力下， S =1.3 =1.31.71.7材料不均勻，或計算不準時取材料不均勻，或計算不準時取 S =1.7 =1.72.52.5*長江大學機械工程學院27潘存云教授研制六、提高機械零件疲勞強度的措施六、提高機械零件疲勞強度的措施 綜合考慮零件的性能要求和經(jīng)濟性，采用具有高疲勞綜合考慮零件的性能要求和經(jīng)濟性，采用具有高疲勞強度的材料及適當?shù)臒崽幚砗透鞣N表面強化處理強度的材料及適當?shù)臒崽幚砗透鞣N表面強化處理 適當提高零件的表面質量，特別是提高有應力集中部適當

31、提高零件的表面質量，特別是提高有應力集中部位的表面加工質量，必要時表面作適當?shù)姆雷o處理位的表面加工質量，必要時表面作適當?shù)姆雷o處理（金屬鍍（金屬鍍層或化學處理，磷化、電鍍等）層或化學處理，磷化、電鍍等）盡可能降低零件上應力集中的影響盡可能降低零件上應力集中的影響盡可能地減少或消除零件表面可能發(fā)生的初始裂紋的盡可能地減少或消除零件表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長零件的疲勞壽命有著比提高材料性能尺寸，對于延長零件的疲勞壽命有著比提高材料性能更為顯著的作用更為顯著的作用（探傷檢驗）（探傷檢驗）減載槽減載槽在不可避免地要產(chǎn)生較大應力集中的結構處，可采在不可避免地要產(chǎn)生較大應力集中的結構處，可采用

32、減載槽來降低應力集中的作用用減載槽來降低應力集中的作用*長江大學機械工程學院28在工程實際中，往往會發(fā)生工作應力小于許用應力在工程實際中，往往會發(fā)生工作應力小于許用應力時所發(fā)生的突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為時所發(fā)生的突然斷裂，這種現(xiàn)象稱為低應力脆斷低應力脆斷。對于高強度材料，一方面是它的對于高強度材料，一方面是它的強度高強度高（即許用應（即許用應力高），另一方面則是它力高），另一方面則是它抵抗裂紋擴展的能力抵抗裂紋擴展的能力要隨著強要隨著強度的增加而度的增加而下降下降。因此，。因此，用傳統(tǒng)的強度理論計算高強度用傳統(tǒng)的強度理論計算高強度材料結構的強度問題，就存在一定的危險性材料結構的強度問題，就存在一

33、定的危險性。通過對大量結構斷裂事故分析表明，通過對大量結構斷裂事故分析表明，結構內(nèi)部裂結構內(nèi)部裂紋和缺陷的存在是導致低應力斷裂的內(nèi)在原因紋和缺陷的存在是導致低應力斷裂的內(nèi)在原因。3-33-3機械零件的抗斷裂強度機械零件的抗斷裂強度 斷裂力學斷裂力學是研究帶有裂紋或帶有尖缺口的結構是研究帶有裂紋或帶有尖缺口的結構或構件的強度和變形規(guī)律的學科?；驑嫾膹姸群妥冃我?guī)律的學科。*長江大學機械工程學院29潘存云教授研制潘存云教授研制3-4機械零件的接觸強度機械零件的接觸強度如齒輪、凸輪、滾動軸承等。如齒輪、凸輪、滾動軸承等。B 機械零件中各零件之間的力的傳遞，總是通過兩機械零件中各零件之間的力的傳遞，總是通過兩個零件的接觸形式來實現(xiàn)的。常見兩機械零件的接觸個零件的接觸形式來實現(xiàn)的。常見兩機械零件的接觸形式為點接觸或線接觸。形式為點接觸或線接觸。