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本 本 科 生 毕 业 论 文（设 网络教育学院 计） 题 目： 浅谈机械零件的疲劳强度 学习中心： 层 专年学 学 次： 专科起点本科 业： 机械设计制造及其自动化 级： 号： 生： 年 季 指导教师： 完成日期： 年 月 日 机械零件的疲劳强度计算方法 机械零件的疲劳强度计算方法 PAGE \* ROMAN PAGE \* ROMAN II 内容摘要 本文以机械零件的疲劳强度计算方法为切入点， 首先阐述零件在工作中变应力的分类和变应力的参数， 然后推导出变应力计算公式， 进而讨论影响疲劳强度的因素以及提高疲劳强度的解决措施，最后介绍了疲劳强度在各领域中的应用。 关键词： 疲劳强度；变应力；复合应力；可靠性 目 录 内容摘要 I 引言1 1 变应力的分类 2... 2 变应力参数 3... 3 疲劳曲线 4... 4 影响疲劳强度的因素 5.. 4.1 应力集中的影响 5... 4.2 尺寸与形状的影响 9.. 4.3 表面质量的影响 9... 4.4 表面强化的影响 9... 4.4 其他因素的影响 1 0. 5 提高疲劳强度的解决措施 1 1 5.1 提高构件表面质量 1 1 5.2 提高构件表面强度 1 1 5.3 豪克能技术 1 1. 6 疲劳强度在各领域的应用以及前景展望 1.2 6.1 疲劳强度在机械零件中的应用 1 2 6.2 疲劳强度在航空航天领域的应用 1 2 6.3 前景展望 1 3. 结论1..5.. 参考文献 1 6. 机械零件的疲劳强度计算方法 机械零件的疲劳强度计算方法 PAGE PAGE 10 引 言 通用机械零件的强度分为静应力和变应力强度范畴。根据设计经验及材料的 3特性，通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于 10 的通用零件， 3 均可按静应力强度进行设计。本论文以下主要讨论零件在变应力下的疲劳、影响疲劳强度因素、疲劳强度计算等问题。 1954 年，世界上第一款商业客机 de Havilland Comet 接连发生了两起坠毁 事故，这使得“金属疲劳”一词出现在新闻头条中，引起公众持久的关注。这种飞机也是第一批使用增压舱的飞行器，采用的是方形窗口。增压效应和循环飞行载荷的联合作用导致窗角出现裂纹，随着时间的推移，这些裂纹逐渐变宽，最后 导致机舱解体。 Comet 空难夺去了 68 人的生命， 这场悲剧无时无刻不在提醒着工程师创建安全、坚固的设计。 自此以后，人们发现疲劳是许多机械零部件（例如在高强度周期性循环载荷下运行的涡轮机和其他旋转设备）失效的罪魁祸首。 1867 年 ，德国的 A. 沃勒展示了用旋转弯曲试验获得的车轴疲劳试验结果， 把疲劳与应力联系起来，提出了疲劳极限的概念，为常规疲劳设计奠定了基础。第二次世界大战中及战后，通过对当时发生的许多疲劳破坏事故的调查分析，逐 渐形成了现代的常规疲劳强度设计。 1945 年，美国的 M.A.迈因纳提出了线性损伤积累理论 。1953 年，美国的 A.K. 黑德提出了疲劳裂纹扩展理论。之后，计算带裂纹零件的剩余寿命的具体应用，形成了损伤容限设计。 20 世纪 60 年代，可靠性理论开始在疲劳强度设计中应用。 在常规疲劳强度设计中，有无限寿命设计（将工作应力限制在疲劳极限以下， 即假设零件无初始裂纹， 也不发生疲劳破坏， 寿命是无限的） 和有限寿命设计 （采用超过疲劳极限的工作应力，以适应一些更新周期短或一次消耗性的产品达到零 件重量轻的目的，也适用于宁愿以定期更换零件的办法让某些零件设计得寿命较 短而重量较轻）。损伤容限设计是在材料实际上存在初始裂纹的条件下，以断裂力学为理论基础，以断裂韧性试验和无损检验技术为手段，估算有初始裂纹零件的 剩余寿命，并规定剩余寿命应大于两个检修周期，以保证在发生疲劳破坏之前， 至少有两次发现裂纹扩展到危险程度的机会。疲劳强度可靠性设计是在规定的寿 命内和规定的使用条件下，保证疲劳破坏不发生的概率在给定值（可靠度）以上 的设计，使零部件的重量减轻到恰到好处。 1 变应力的分类 变应力可分为随机变应力和循环变应力两大类，其中循环变应力又称为周期变应力，它可分为稳定循环变应力和不稳定循环变应力，稳定循环变应力又有简单与复合之分。如图 1-1 所示。 图 1-1 变应力的分类 随时间按一定规律周期性变化，而且变化幅度保持常数的变应力称为稳定循环变应力。如图 1-2 所示。 图 1-2 稳定循环变应力 若变化幅度也是按一定规律周期性变化如图 1-3 所示，则称为不稳定循环变应力。 图 1-3 不稳定循环变应力 如果变化不呈周期性，而带有偶然性，则称为随机变应力，如图 1-4 。 图 1-4 随机变应力 2 变应力参数 图 2 给出了