機械設(shè)計提高(1)

關(guān)于機械零件所受應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強度計算公式關(guān)于疲勞曲線和極限應(yīng)力線圖的含義與應(yīng)用關(guān)于影響機械零件疲勞強度的主要因素學習常見的摩擦狀態(tài)時，要注意其形成條件和特點1.2、要點分析第一講：機械設(shè)計總論1、零件設(shè)計中的載荷及其分類

靜載荷：不隨時間變化或變化緩慢的載荷.變載荷：隨時間作周期性或非周期性變化的載荷.載荷可分為靜載荷和變載荷兩類。注意:在設(shè)計計算中，載荷又可分為名義載荷和計算載荷，計算載荷等于載荷系數(shù)乘以名義載荷。

1.2、要點分析關(guān)于機械零件所受應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強度計算公式一、載荷和應(yīng)力的分類2．應(yīng)力的分類

靜應(yīng)力：不隨時間變化或變化緩慢的應(yīng)力。變應(yīng)力:隨時間變化的應(yīng)力。一、載荷和應(yīng)力的分類變應(yīng)力又可分為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力、非穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力以及隨機變應(yīng)力等。最基本的變應(yīng)力為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。描述穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力有5個參量，應(yīng)力幅σa、平均應(yīng)力σm

、最小應(yīng)力σmin

、最大應(yīng)力σmax和循環(huán)特性系數(shù)r。但其中只有兩個參數(shù)是獨立的。1.2、要點分析關(guān)于機械零件所受應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強度計算公式兩種類別sm─平均應(yīng)力；sa─應(yīng)力幅值smax─最大應(yīng)力；smin─最小應(yīng)力r─循環(huán)特性（應(yīng)力比）上述參數(shù)中只有兩個參數(shù)是獨立的。

一、載荷和應(yīng)力的分類2．應(yīng)力的分類

r=-1

對稱循環(huán)應(yīng)力r=0

脈動循環(huán)應(yīng)力r=1

靜應(yīng)力非對稱循環(huán)應(yīng)力應(yīng)力分類圖示：穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力可分為對稱循環(huán)變應(yīng)力、脈動循環(huán)變應(yīng)力和非對稱循環(huán)變應(yīng)力三種。

2．應(yīng)力的分類

強度可分為靜應(yīng)力強度和變應(yīng)力強度

a靜應(yīng)力強度：

二、機械零件強度的基本概念在靜應(yīng)力下工作的零件，其失效形式將是斷裂或塑性變形。因此需要計算靜強度。

b變應(yīng)力強度：

在變應(yīng)力下工作的零件，其失效形式將是疲勞斷裂。因此需要計算其疲勞強度。

1.2、要點分析關(guān)于機械零件所受應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強度計算公式零件在變應(yīng)力作用下的破壞，稱為疲勞破壞，一般也稱為疲勞失效。

疲勞破壞：1.2、要點分析關(guān)于機械零件所受應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強度計算公式二、機械零件強度的基本概念特點：

1．在某類變應(yīng)力多次作用后突然斷裂；

2．斷裂時變應(yīng)力的最大應(yīng)力遠小于材料的屈服極限

3．即使是塑性材料，斷裂時也無明顯的塑性變形。由此可見，疲勞破壞不僅僅與應(yīng)力的大小有關(guān)，而且還與應(yīng)力循環(huán)次數(shù)和應(yīng)力循環(huán)特性有關(guān)。循環(huán)特性r一定時，應(yīng)力循環(huán)N次后，材料不發(fā)生疲勞破壞時的最大應(yīng)力，稱為疲勞極限。1.2、要點分析關(guān)于機械零件所受應(yīng)力類型及其相應(yīng)的強度計算公式二、機械零件強度的基本概念疲勞曲線CD段(有限壽命區(qū)間):D點以后(無限壽命區(qū)間):

用N0及其相對應(yīng)的疲勞極限σr來近似代表ND和σr∞,有：1、

s－N疲勞曲線s－N疲勞曲線表示循環(huán)次數(shù)N和疲勞極限間關(guān)系的曲線稱s－N疲勞曲線．1.2、要點分析關(guān)于疲勞曲線和極限應(yīng)力線圖的含義與應(yīng)用有限壽命區(qū)間內(nèi)循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限srN的關(guān)系為：式中，N0為循環(huán)基數(shù)；

sr為與N0相對應(yīng)的疲勞極限

m為材料常數(shù)，值由材料試驗確定。s－N疲勞曲線1、

s－N疲勞曲線1.2、要點分析關(guān)于疲勞曲線和極限應(yīng)力線圖的含義與應(yīng)用2、極限應(yīng)力線圖（等壽命疲勞曲線）機械零件材料的疲勞特性除用s－N曲線表示外，還可用極限應(yīng)力線圖，即等壽命曲線來描述。該曲線表達了材料在不同循環(huán)特性下疲勞極限的特性。

1.2、要點分析關(guān)于疲勞曲線和極限應(yīng)力線圖的含義與應(yīng)用在工程應(yīng)用中，常將等壽命曲線用直線來近似替代。A'Ｇ'直線的方程為：CＧ'直線的方程為：

yσ為試件受循環(huán)彎曲應(yīng)力時的材料常數(shù)，其值由試驗及下式?jīng)Q定：對于碳鋼，yσ≈0.1~0.2，對于合金鋼，yσ≈0.2~0.3。在不對稱循環(huán)時，Ｋσ是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值。―材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限―零件對稱循環(huán)彎曲疲勞極限零件的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限為:如設(shè)彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)，且

Ｋσ零件的極限應(yīng)力線圖機械零件的疲勞強度計算1

材料性能應(yīng)力循環(huán)特性應(yīng)力循環(huán)次數(shù)應(yīng)力集中絕對尺寸表面狀態(tài)等1.2、要點分析關(guān)于影響機械零件疲勞強度的主要因素４種滑動摩擦狀態(tài)１.干摩擦是指表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦。２.邊界摩擦是指摩擦表面被吸附在表面的邊界膜隔開，其摩擦性質(zhì)取決于邊界膜和表面的吸附性能時的摩擦。

３．流體摩擦是指摩擦表面被流體膜隔開，摩擦性質(zhì)取決于流體內(nèi)部分子間粘性阻力的摩擦。流體摩擦時的摩擦系數(shù)最小，且不會有磨損產(chǎn)生，是理想的摩擦狀態(tài)。４．混合摩擦是指摩擦表面間處于邊界摩擦和流體摩擦的混合狀態(tài)?；旌夏Σ聊苡行Ы档湍Σ磷枇Γ淠Σ料禂?shù)比邊界摩擦時要小得多。邊界摩擦和混合摩擦在工程實際中很難區(qū)分，常統(tǒng)稱為不完全液體摩擦。基本概念題機械零件疲勞強度的計算繪制零件的極限應(yīng)力圖，并用圖解法求極限應(yīng)力值1.3、題型概括第一講：機械設(shè)計總論1.4、典型題解析第一講：機械設(shè)計總論1、判斷題1）只有靜載荷產(chǎn)生靜強度；只有變載荷產(chǎn)生疲勞破壞；2）機械零件在靜載荷作用下，則均為靜強度破壞。1.4、典型題解析第一講：機械設(shè)計總論2、填空題1）在靜載荷作用下的機械零件，不僅可以產(chǎn)生（）應(yīng)力，也可能產(chǎn)生（）應(yīng)力。2）若一零件的應(yīng)力循環(huán)特性r=+0.5，應(yīng)力幅σa=70N/mm2，則σm=（）,σmin=（）σmax=（）。3)在任一給定循環(huán)特性的條件下，表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限的關(guān)系的曲線稱為（），其高周疲勞階段的方程為（）。4材料的疲勞特性可用（）、（）和（）來描述。

1.4、典型題解析第一講：機械設(shè)計總論3、選擇題1）零件受變載荷作用時，在其內(nèi)部（），零件受變載荷作用時，則在其內(nèi)部（）。

A、只會產(chǎn)生靜應(yīng)力，B、只會產(chǎn)生變應(yīng)力

C、可能產(chǎn)生靜應(yīng)力也可能產(chǎn)生變應(yīng)力2)零件的工作安全系數(shù)為（）。

A、零件的極限應(yīng)力比許用應(yīng)力

B、零件的工作應(yīng)力比許用應(yīng)力

C、零件的極限應(yīng)力比零件的工作應(yīng)力

D、零件的工作應(yīng)力比零件的極限應(yīng)力4、圖示40鋼的極限應(yīng)力線圖。已知用此材料制成的轉(zhuǎn)動心軸，工作時危險截面最大彎曲應(yīng)力σb=110N/mm，綜合影響系數(shù)Kσ=1.5，求軸的計算安全系數(shù)1.4、典型題解析第一講：機械設(shè)計總論5、在圖示零件極限應(yīng)力圖上，工作點C和D為斜齒輪軸上兩種應(yīng)力工作點。試在圖中標出對應(yīng)的極限應(yīng)力點，并說明分別會出現(xiàn)什么形式的破壞？1.4、典型題解析第一講：機械設(shè)計總論不同應(yīng)力變化時極限應(yīng)力的確定不同應(yīng)力變化規(guī)律時疲勞安全區(qū)域塑性安全區(qū)的劃分四、機械零件的疲勞強度計算在不對稱循環(huán)時，Ｋσ是試件與零件極限應(yīng)力幅的比值。―材料對稱循環(huán)彎曲疲勞極限―零件對稱循環(huán)彎曲疲勞極限零件的對稱循環(huán)彎曲疲勞極限為:1、零件的極限應(yīng)力線圖如設(shè)彎曲疲勞極限的綜合影響系數(shù)，且

Ｋσ機械零件的疲勞強度計算1

機械零件的疲勞強度計算22、單向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算工作應(yīng)力點:MN。

機械零件可能發(fā)生的典型的應(yīng)力變化規(guī)律有以下三種：應(yīng)力比為常數(shù)：r=C

(如大多數(shù)轉(zhuǎn)軸中的應(yīng)力狀態(tài))詳細分析平均應(yīng)力為常數(shù)σm=C

(如震動著的受載彈簧中的應(yīng)力狀態(tài))

最小應(yīng)力為常數(shù)σmin=C

（如今螺栓聯(lián)接中螺栓受軸向變載荷時的應(yīng)力狀態(tài)）機械零件的疲勞強度計算33、單向不穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算用統(tǒng)計方法進行疲勞強度計算不穩(wěn)定變應(yīng)力非規(guī)律性規(guī)律性按損傷累積假說進行疲勞強度計算

規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力機械零件的疲勞強度計算3當損傷率達到100%時，材料即發(fā)生疲勞破壞，對應(yīng)于極限狀況有：計算安全系數(shù)：機械零件的疲勞強度計算44、雙向穩(wěn)定變應(yīng)力時的疲勞強度計算當零件上同時作用有同相位的穩(wěn)定對稱循環(huán)變應(yīng)力sa

和ta時，由實驗得出的極限應(yīng)力關(guān)系式為：式中ta′及sa′為同時作用的切向及法向應(yīng)力幅的極限值。計算安全系數(shù)：

機械零件的疲勞強度計算5五、提高機械零件疲勞強度的措施在綜合考慮零件的性能要求和經(jīng)濟性后，采用具有高疲勞強度的材料，并配以適當?shù)臒崽?/p>