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《机械设计》课件第三章 机械零件的强度
§3-4 机械零件的接触强度 一.接触应力 线接触 式中 B 二.接触强度条件 失效形式:疲劳点蚀,产生麻点、麻坑 强度条件:σH ≤[σH] σ t (解) σ-1 σ N0 N 1 2 3 (?) (解) (解) (解) σ1 σ2 σ3 lgσ σ-1 N0=107 105 106 5×106 σ4 lgN (解) (解) 11解: 12解: ? 13解: 1 2 3 14解: ?轮1主动时 弯曲应力是对称循环变应力 ? 轮2主动时 弯曲应力是脉动循环变应力 返回 返回 15解: 当N1=N0/2时 当N2=2N0时 (KN=1) ?m ?a 0 100 200 300 400 500 600 700 800 100 200 300 400 · · C Q · · · · A M B N 16解: ? ? ? ? 返回 返回 17解: σ1 σ2 σ3 lgσ σ-1 N0=107 105 106 5×106 σ4 lgN 返回 * * 第三章 机械零件的强度 §3-1 载荷与应力分类 一.载荷分类 外力F、转矩T、弯矩M、功率P的统称。 1.按其性质分 静载荷 动载荷 2.按设计计算分 实际载荷 名义载荷 计算载荷 二.应力分类 1.静应力 σ t 2.变应力 ①稳定变应力 ②不稳定变应力 三.稳定变应力 1.变应力的五个参数 σmax σmin σm σa r σmax--最大应力 σmin--最小应力 σm --平均应力 σa -- 应力幅 r --循环特征,有 2.分类 ①对称循环变应力 ②脉动循环变应力 ③非对称循环变应力 特点:-1r1且r≠0中 的任意值 F A 例:a. 轴不转 b. 轴转动 说明:静应力只能由静载荷产生,而变应力可由 变载荷或也可由静载荷产生。 §3-2 疲劳曲线和极限应力线图 一.疲劳曲线 —— 材料的 标准试件 σ-N曲线 1.疲劳类别 AB:N103 静强度破坏区 BC:103 ≤N≤104 低周疲劳 按静强度或按低周疲劳强度设计 CD以后:N 104 高周疲劳 有限寿命疲劳 NDN 104 无限寿命疲劳 N≥ ND σrN—— N 次循环应力作用下不发 生疲劳破坏的最大应力, 即疲劳极限。 r=-1 σ-1N ; r=0 σ0N σr∞—— 无限寿命疲劳极限 ND=106~25?107 σr—— N0时的疲劳极限 σr即σrN0 2.疲劳曲线方程和寿命系数 二.极限应力曲线 ——材料的 1.试件的极限应力线图 相同N,不同r下 F A σa σm D 45o C · 2.简化的极限应力线图 ——ADGC线 C (σs,0) A (0, σ-1) σa σm D (σo/2, σo/2) 45o G 45o (σm, σa) O ? 提示:G也可在AD之间。 问:①为什么CG为1350线? ②ψσ的几何意义如何? 三.影响零件疲劳强度的主要因素 有三个方面 1.应力集中的影响 2.尺寸大小的影响 尺寸越大, εσ越小 3 .表面状态的影响 加工质量越高, βσ越大 kσ>1 εσ<1 加工质量 βσ<1 强化 因素 βq1 结论:零件的疲劳强度总小于材料的疲劳强度 说明:?K?只影响应力幅 ?对剪应力τ,只须将τ代替σ即行 对零件疲劳强度的影响: Kσ越大,零件疲劳强度就越低 三个特征坐标 1.作图 四.零件的极限应力线图 σa C (σs,0) A (0, σ-1) σm D (σo/2, σo/2) 45o G 45o (σm, σa) O ? A G D ——AGC线 问: ①CG线为什么不变? ②AG线为什么不平行于AG线? ③N=N0即kN=1,AGC线如何? 2.直线方程 AG线上: AG线方程: CG线方程: σa C (σs,0) A (0, σ-1) σm D (σo/2, σo/2) 45o G 45o (σme, σae) O ? A G D ?e §3-3 变应力下零件的疲劳强度计算 一.单向稳定变应力时的疲劳强度计算 —— 重点 应力变化规律 有三种 r = c σm= c σmin= c (1)若M?1落在AG线上 疲劳失效 (2)若M1落在CG线上 屈服失效 C (σs,0) A (0, σ-1) σa σm D (σo/2, σo/2) G 45o O A G M M1 N N1 1.r=c时 强度条件 说明:①判别失效形式 ② 讨论: σm C (σs,0) A (0, σ-
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