文档介绍：第三章机械零件的强度简介载荷和应力概念材料的疲劳曲线极限应力线图单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算提高零件疲劳强度的措施机械零件的接触强度复****题简 介强度准则是设计机械零件的最基本准则。强度问题分为静应力强度和变应力强度。绝大多数通用零件都是在变应力下工作的,各式各样的疲劳破坏是通用零件的主要失效形式。本章讨论零件在变应力下的疲劳强度问题。第一节 载荷和应力概念一、载荷   机械工作时所受的力或力矩统称为载荷。1、静载荷:载荷的大小或方向不随时间变化或变化极缓慢时,称为静载荷。2、变载荷:载荷大小或方向不断随时间变化时,称为变载荷。3、名义载荷:Fn依据原动机械或负荷额定功率计算出零件的载荷,称为名义载荷。 4、计算载荷:名义载荷乘载荷系数。          二、应力载荷作用在零件上将产生应力。1、静应力:不随时间而变或随时间缓慢变化的应力称为静应力;(失效—塑性破坏)2、变应力:不断地随时间而变的应力称为变应力。(失效—疲劳破坏)静载荷和变载荷均可能产生变应力。3、工作应力:计算载荷作用在零件上的应力4、计算应力:复杂应力状态按某一强度理论计算的应力;符号5、极限应力:材料机械性能的极限值σlim屈服极限σs,强度极限σb,对称循环疲劳极限σ-1,脉动循环疲劳极限σ0。6、许用应力:设计允许的最大值[σ]7、安全系数:三、变应力的种类图中:T为应力变化周期σa——应力幅σm——为平均应力σmax——绝对值最大应力σmin——为绝对值最小应力                 N—循环次数r—应力比(循环特性)1、稳定循环变应力:应力变化周期、应力幅和平均应力均不随时间而变者2、不稳定循环变应力:应力变化周期、应力幅或平均应力之一随时间而变者;3、随机变应力:应力变化不呈周期性而带偶然性者。四、稳定循环变应力的种类1)对称循环变应力例:2)脉动循环变应力例:齿轮啮合3)非对称循环变应力五、稳定循环变应力的应力比(应力循环特征)三种稳定循环变应力可用应力比(应力循环特征)r来表征:对称循环变应力: r=-1脉动循环变应力: r=0非对称循环变应力:-1<r<0或0<r<1静应力:r=+1例:设有一零件受变应力作用,已知变应力的平均应力σm=189Mpa,应力幅为σa=129Mpa,试求该变应力的循环特征r。解:最大应力为:最小应力为:             循环特征为:六、材料的极限应力1、静应力作用下的极限应力主要与材料的性能有关。对于塑性材料:主要失效形式是塑性变形,取其屈服极限(σs、τs)作为极限应力,即对于脆性材料:主要失效形式是脆性破坏, 取其强度极限(σb、τb)作为极限应力,即或静应力作用下的机械零件强度条件式常采用:即即危险剖面处的计算应力σca、τca不超过许用应力[s]、[τ]。2、变应力作用下的极限应力也称材料疲劳极限,除了与材料的性能有关外,还与应力的循环特征r、应力循环次数N有关。疲劳极限用σrN表示,r不同,σrN不同;N不同,σrN也不同(如右图)。变应力作用下的机械零件强度条件式常采用即:危险剖面处的计算安全系数Sσ、Sτ不小于许用安全系数[S]。第二节 机械零件的强度计算1、σ-N疲劳曲线在材料的标准试件上加上循环特性为r的稳定循环变应力(通常为r=-1的对称循环变应力或者r=0的脉动循环变应力),并以循环的最大应力σmax表征材料的疲劳极限,通过试验,记录出在不同最大应力下引起试件疲劳破坏所经历的应力循环次数N,即可得到疲劳曲线,通称σ-N疲劳曲线。静应力强度(AB段):应力循环次数N≤1000以前,使材料试件发生破坏的最大应力值基本不随N而变,这时的变应力强度可看作是静应力强度的状况。低周疲劳(BC段):随着循环次数的增加,使材料发生疲劳破坏的最大应力不断下降。观察试件在这一阶段的破坏断口,可见到材料已发生塑性变形的特征。C点相应的循环次数大约在10000左右。这一阶段的疲劳现象称为应变疲劳。由于应力循环次数相对很小,所以也叫做低周疲劳。高周疲劳(CD段):CD段代表有限寿命疲劳破坏。在此范围内,试件经过相应次数的变应力作用后总会发生疲劳破坏。在D点以后,如果σmax<σD时,则无论应力变化多少次,材料都不会破坏。故D点以后的水平线代表了试件无限寿命疲劳阶段。这两段曲线所代表的疲劳统称高周疲劳。2、有限寿命疲劳曲线方程有限寿命疲劳曲线的CD段可用公式描述:因C、D点都在曲线上:式中:KN称为寿命系数,它等于σrN与σr之比 值;      m为材料常数,其值由试验来决定:对于钢材,在弯曲疲劳和拉压疲劳时,m=6~20,N0=(1~10)x106 ;在初步计算中,钢制零件受弯曲疲劳时,中等尺寸零件取m=9,N0=5x106;大尺寸零件取m=9,N0=107。当N大于疲劳曲线转折点D所对应的