机械设计第2零件强度精要.pptVIP

第二讲教案 第三章 机械零件的强度 主要内容： 1、材料的疲劳特性 2、机械零件的疲劳强度计算 3、机械零件的抗断裂强度 4、机械零件的接触强度 * 补充：载荷与应力的分类 一、载荷的分类 1）循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷 2）随机变载荷 静载荷 变载荷： 载荷：1）名义载荷 2）计算载荷 强度、应力 * 随机变应力 静应力 规律性不稳定变应力 二、应力的分类 1、应力种类 变应力： 不稳定变应力： 稳定循环变应力 * 2、稳定循环变应力的基本参数和种类 a) 基本参数 应力循环特性 最大应力 最小应力 平均应力 应力幅 b) 稳定循环变应力种类： -1 r+1——不对称循环变应力 r=+1 —— 静应力 r = –1 ——对称循环变应力 r= 0 —— 脉动循环变应力 * 注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生 名义应力——由名义载荷产生的应力 计算应力——由计算载荷产生的应力 3）名义应力和计算应力 §3-1 材料的疲劳特性 其中： AB： 静应力（寿命期内循环次数小于103 ） BC： （103-------104） 低周疲劳 CD ： 有限寿命疲劳极限 D ： 试件无限寿命疲劳极限 一、材料疲劳曲线 （σ----N曲线 ） 二、等寿命疲劳强度曲线 CD段：?rNmN=C (NC =N=ND) D段以后，如果作用的最大变应力 小于D点的应力，则?rN=?r? 人们作疲劳实验时，通常规定一个循环次数N0，用N0和N0相对应的疲劳极限?rN0（简写为?r）来近似代表ND和?r?，这样?rNmN=C就可以写成?rmN=C 如图 A′B——脆性材料所示，塑性材料类似，曲线上的点对应着不同应力循环特性下的材料疲劳极限 A′——对称疲劳极限点 D′——脉动疲劳极限点 B —— 断裂强度极限点 C ——屈服强度极限点 该图中： 直线A‘G’的方程可由两点 坐标A‘和D’求得 直线CG’的方程为 为试件受循环弯曲应力时的材料常数 §3-2 机械零件的疲劳强度计算 由于 只对 有影响，而对 无影响，∴在材料的极限应力图 A′D′G′C上几个特殊点以坐标计入 影响 零件脉动循环疲劳点 零件对称循环疲劳点 AG——许用疲劳极限曲线，GC——屈服极限曲线 直线AG方程 : ——零件的材料特性 ——标准试件中的材料特性 直线CG方程： ∵应力集中，零件尺寸和表面状态 只对应力幅 有影响，而对平均应力 无影响——试验而得 综合影响系数 和零件的极限应力图 综合影响系数表示了材料极限应力幅与零件极限应力幅的比值 1）综合影响系数 一、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 1、 ——大多数转轴中的应力状态 ∴过原点与工作应力点M或N作连线交ADG于M1′和N1′点，由于直线上任一点的应力循环特性均相同, M1′和N1′点即为所求的极限应力点 a)当工作应力点位于OAG内 极限应力为疲劳极限，按疲劳强度计算 零件的极限应力，疲劳极限： 强度条件为： b)工作应力点位于OGC内 极限应力为屈服极限，按静强度计算 2、 ——振动中的受载弹簧的应力状态 需在极限应力图上找一个其平均应力与工作应力相同的极限应力，如图，过工作应力点M（N）作与纵轴平行的轴线交AGC于M2′（N2 ′ ）点，即为极限应力点 a) 当工作应力点位 于OAGH区域 极限应力为疲劳极限 强度条件： b）工作应力点位于GHC区域 极限应力为屈服极限 强度条件为： 3、 ——变轴向变载荷的紧螺栓联接中的螺栓应力状态 ∴过工作应力点M（N）作与横坐标成45°的直线，则这直线任一点的最小应力 均相同，∴直线与极限应力线图交点 即为所求极限应力点。