第03章 强度(修订)课件.pptVIP

第三章 机械零件的强度 重点：变应力下机械零件的强度计算 难点：单向不稳定变应力机械零件的 疲劳强度计算 §3-0 强度计算中的几个基本问题（材料力学） 2、名义载荷： 载荷系数K与名义载荷的乘积即称为计算载荷。 二、应力 强度极限 （二）应力的分类 1)类型 2)稳定循环变应力的几个重要参数： (1）平均应力： σm=（σmax +σmin）/2 (2）应力幅： σa =（σmax -σmin ）/2 (3）最大应力： σmax=σm+σa (4）最小应力： σmin=σm-σa (5）循环特性(应力比)： 3)几种常见的稳定循环变应力 （1）对称循环变应力 r =-1，σmax=-σmin=σa，σm=0 （例转轴，正反转齿轮齿根处应力） 例:某零件的工作应力变化如图所示，求（最大应力，最小应力），平均应力，应力幅，循环特性r 。 (二)、有关静应力的理论 1、最大主应力理论（第一强度理论） （适用于脆性材料。） 2、最大剪应力理论（第三强度理论） （适用于塑性材料。） 3、最大形变能理论（第四强度理论） （适用于塑性材料。） ? 校核公式： 此问题在材料力学中已经作了详尽的讨论。 四、安全系数及其选取 1、安全系数 通常先选取一个S值，依据此式计算 2、安全系数计算值（计算安全系数） 3、安全系数的选取 安全系数的选取与应力计算、材料的极限应力、零件重要性有关，无规律可循时，一般可在 1.25～4之间选取。 §3-1 材料的疲劳特性 表示疲劳极限σrN与应力循环次数N（寿命）之间关系曲线称为疲劳曲线。 一、疲劳曲线 §3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-4 机械零件的接触强度 一、零件的极限应力图 实际零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。因此，必须进行修正。引进弯曲疲劳极限综合影响系数Kσ，表示材料对称循环疲劳极限σ-1与零件对称循环疲劳极限σ-1e的比值： 对称循环时： 不对称循环时：Kσ是试件与零件的极限应力幅的比值。 零件疲劳极限： 直线A’D’G’按比例 Kσ下移 为直线ADG A’（0，σ-1）→A（0，σ-1/ Kσ ） D’(σ0/2，σ0/2)→D(σ0/2，σ0/2 Kσ) 直线A’D’G’下移→ADG直线。则零件的极限应力曲线由折线AGC构成。 以下标e代表零件的应力值，则： AG的直线方程为： 式中：φσe——零件受循环弯曲应力时的材料常数。 CG直线按静应力考虑，不需要修正。 弯曲疲劳综合影响系数Kσ的计算式: CG直线方程： 其中：kσ——零件应力集中影响系数（脚标σ表示正应力） εσ——零件的尺寸系数（系数查取见本章教材附录） βσ——零件的表面质量系数（见本章教材附录） βq——零件的强化系数（见本章教材附录） 同样，对于剪应力，上述各式仍满足。 φτ—试件受循环切应力时材料特性 二、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算 指参数（五个参数中的任一个）随时间而变化。 单向：只有一个方向的应力。 稳定：指变应力五个参数稳定，可能有变化，但变化幅度很小（或有规律），不随时间变化，只是偶然变化。 不稳定变应力： σmax ， σmin是常量， σa不变化（等幅情况）。 上述计算关键一步就是⑤，如何找出极限应力点M’，要根据零件中常见的应力变化规律来决定。常见的应力变化规律有以下几种情况。 ①?画出零件的极限应力图 ②?求出零件危险剖面上的σmin和σmax ③?由σmin、σmax求出σm和σa ④?由σm、σa在零件极限应力图上找出工作应力点M ⑤?找出 M 点对应的极限应力点 M’ ⑥?计算安全系数 计算步骤： M · 1）r=C （简单加载,大部分转轴都属于这种情况，r=-1） 应力比 如过坐标原点o点作一直线,该直线上各点的应力比相同。 零件的工作点M所对应的极限应力点应该在经过坐标原点o点和工作点M的的直线与折线的交点上。 极限应力点处的应力比与零件工作点处的应力比应该相同。 如图所示，有一零件的工作点M，其循环特性为r=C，该工作点所对应的极限应力点应该在折线上哪点? 强度计算时： ① 先确定M点。 ② 过O点作M射线OM。 ③ OM与 ADG交点M’ 为零件极限应力（疲劳应力）。即：M与M’在过原点的同一条斜线上。 零件的极限应力的大小为： ④ 联解OM与AG两直线方程，可以求出点M’的坐标值 和 ， 求出疲劳极限σlim （σ’m