第3章节机械零件的强度课件(1491KB).ppt

(2)当应力作用顺序是先小 后大时，等号右边值1； 一般情况有 极限情况 ? P30 有误 若材料在这些应力作用下，未达到破坏，则有　 令不稳定变应力的计算应力为　 则 σca σ-1 ，其强度条件为　 四、双向稳定变应力时的疲劳强度计算 当零件上同时作用有同相位的法向和切向对称循环稳定变应力sa 和ta时，由实验得出的极限应力关系式为　 C D 式中 ta′及sa′为同时作用的切向及法向应力幅的极限值。 若作用于零件上的应力幅sa及ta如图中M点表示，则图中M’点对应于M点的极限应力。 由于是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线 AMB 上任何一个点即代表一对极限应力σa′及τa′。 O σa σ-1e τa τ-1e A B M D’ C’ M’ 计算安全系数 强调代入第一个公式 将ta′及sa′代入到极限应力关 系可得 C D O σa σ-1e τa τ-1e A B M D’ C’ M’ 而 只承受切向应力或只承受法向应力时的计算安全系数。 于是求得计算安全系数　 注：只要工作应力点M落在极限区域以内，就不会达到极限条件，因而总是安全的。 当零件上所承受的两个变应力均为不对称循环时，有　 五、许用安全系数的选取 安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响 （1）静应力下，塑性材料的零件 S =1.2～１.5 　　　　　　　　　　 铸钢件 S =1.５～２.5 S↑ 典型机械的 S 可通过查表求得。 无表可查时，按以下原则取 ?零件尺寸大，结构笨重。 S↓ ?可能不安全。 （２）静应力下，脆性材料，如高强度钢或铸铁： S =3～4 （3）变应力下， S =1.3～1.7 材料不均匀，或计算不准时取 S =1.7～2.5 六、提高机械零件疲劳强度的措施 ▲综合考虑零件的性能要求和经济性，采用具有高疲劳强度的材料及适当的热处理和各种表面强化处理 ▲适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部　位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理 ▲尽可能降低零件上应力集中的影响 ▲尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用（探伤检验） 减载槽 ▲在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采　用减载槽来降低应力集中的作用 　　在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。 　　对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增加而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。 　　通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。 §3-3　机械零件的抗断裂强度 　　断裂力学——是研究带有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 如齿轮、凸轮、滚动轴承等。 B 机械零件中各零件之间的力的传递，总是通过两个零件的接触形式来实现的。常见两机械零件的接触形式为点接触或线接触。 　　两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。这时零件强度称为接触强度。 F ρ2 O2 ρ1 O1 ρ2 O2 ρ1 O1 F F ω2 2b sH ω1 弹性位移 B 接触失效形式常表现为 疲劳点蚀。 后果：减少了接触面积、损坏了零件的光滑表面、降低了承载 能力、引起振动和噪音。 初始疲劳裂纹 初始疲劳裂纹 裂纹的扩展与断裂 油 金属剥落出现小坑 机械零件的接触应力通常随时间作周期性变化，使零件表层产生初始疲劳裂纹，裂纹扩展、润滑油被挤迸裂纹中将产生高压，使裂纹加快扩展，使表层金属呈小片状剥落下来，在零件表面形成一些小坑 ，这种现象称为渡劳点蚀。 b 由弹性力学可知，接触应力为： 对于钢或铸铁取泊松比 μ1=μ2=μ=0.3 , 则有简化公式。 上述公式称为赫兹(H·Hertz)公式 注：“＋”用于外接触，“－”用于内接触。 σH σH ρ2 ρ1 Fn ρ1 Fn b ρ2 σH σH σH ——最大接触应力或赫兹应力; b ——接触长度; Fn ——作用在圆柱体上的载荷; ——综合曲率半径; ——综合弹性模量; E1、 E2 分别为 两圆柱体的弹性模量。 接触疲劳强度的判定条件为 b Fn §3-1　材料的疲劳特性 §3-2　机械零件的疲劳强度计算 §3-