第三章机械零件的强度.ppt

第三章机械零件的强度 基本要求 能正确区分零件所受载荷及应力的类型；? 了解材料的疲劳曲线及极限应力曲线的意义及用途，能从材料的几个基本力学性能及机械零件的几何特性，绘制零件的极限应力线图 ； 学会单向变应力的强度计算方法，了解应力等效转化的概念； 学会双向稳定变应力时的强度计算方法； 掌握机械零件的接触强度。 重点及难点 重点： 载荷和应力分类； 单双向稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算； 机械零件的接触强度 难点： 单向不稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算； 机械零件的接触强度 概述 1、载荷分类　　载荷根据其性质可分为静载荷和变载荷。　　静载荷：载荷的大小或方向不随时间变化或变化极缓慢的。　　变载荷：载荷大小或方向随时间变化的。 　　机械零部件上所受的载荷还可分为：工作载荷、名义载荷和计算载荷。　　工作载荷：机械正常工作时所受的实际载荷。　　名义载荷：按原动机的功率计算求得的载荷。 计算载荷：名义载荷与载荷系数的乘积（考虑零部件工作过程中还要承受附加载荷）。 常见变应力及其基本变化规律 §3-1材料的疲劳特性 材料的疲劳性能是通过试验来测定的。在材料的标准试件上加上一定循环特性r（通常是对称循环）的等幅变应力，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。 材料的疲劳曲线（σ-N曲线） §3-2 机械零件的疲劳强度计算 3-3机械零件的抗断裂强度 低应力脆断：工作应力小于许用应力时发生的突然断裂。 多数发生在应用高强度钢材的结构或大型的焊接件中。 断裂力学是研究带沿裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。 §3-4 机械零件的接触强度 §3-4 机械零件的接触强度 第三章 小结 1.载荷与应力分类 2.材料及零件的极限应力线图 3.单向稳定变应力时的疲劳强度的计算方法 4.提高零件疲劳强度的措施 若零件上作用有周期相同、相位相同的对称弯曲应力?a和扭转剪切应力?a时，对一般结构钢，经实验得其对应的极限应力（ ??a ，??a ）符合下列关系： 三.双向稳定变应力时机械零件的疲劳极限 注：因为为对称循环，所以： 曲线 上任何 一点都代表一对极限 应 。 若零件的工作应 力点 在以 内，则是安全的。 式中： ?-1e为零件只受对称? 时的极限应力 ?-1e 为零件只受对称? 时的极限应力 当零件上作用的弯曲应力和扭转应力为非对称循环变应力时： * * * 强度准则是设计机械零件的最基本准则，即 。 强度问题： 静应力强度：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103的通用零件，均按静应力强度进行设计。（材料力学范畴） 变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。 疲劳破坏定义：金属材料试件在变应力作用下，经过长时间的试验而发生的破坏。 疲劳破坏的特征： 1）零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时，就可能发生破坏； 2）即使是塑性材料，在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。 疲劳破坏的原因：材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源，在变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，直至零件发生突然断裂。 变应力参数 O σ t σmax σmin σm σa σmax — 最大应力 σmin — 最小应力 σm — 平均应力 σa — 应力幅 r — 变应力循环特性 对称循环变应力 σm= 0 r = -1 例：火车轮轴、双向转动的齿轮轮齿的弯曲应力 σmin= 0 r = 0 脉动循环变应力 例：单向转动的齿轮轮齿的弯曲应力 非对称循环变应力 -1 r 0 0 r 1 t O σ r＝+1 静应力 变应力参数不随时间改变的变应力称为稳定变应力； 变应力参数随时间改变的变应力称为不稳定变应力。 随机变应力 可看作循环变应力的特例！例：定滑轮轴、自行车前轮轴的弯曲应力。 σm=σmax= σmin t O σ 有限寿命区 无限寿命区 低周疲劳 高周疲劳 高周疲劳线段分为两部分： 二、 σ-N疲劳曲线 1）有限寿命（CD段）： 曲线方程： 2）无限寿命（D点以后段）： 由于ND（106~25?106）较大，为了确定常数C，通常取N=N0试验得?rN0 ?r N0——循环基数； N0=（1~10） ?106 这样： A′ D′ G′ C 45° 45° σ0/ 2 σ-1 σ0/ 2 σS σm σa O σa σ-1 O σm σS 二、