《机械零件的强度》ppt课件

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1、第三章　机械零件的强度§3-1静应力时的强度计算§3-2变应力及材料的疲劳极限应力变化次数较少（如<103次）的零件，按静强度进行计算或校核。脆性材料塑性材料强度极限屈服极限2、零件计算应力的选取:危险剖面的最大工作应力单向应力状态：双向及三向应力状态：脆性材料塑性材料§3-1静应力时的强度计算1、零件极限应力的取值:第一理论第三、四理论3、常用强度计算公式:外加载荷剖面面积极限应力计算应力许用应力设计安全系数计算安全系数强度校核式许用应力计算安全系数校核§3-2变应力及材料的疲劳极限一、变应力二、疲劳极限三、极限应力线图四、单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算五、单向不稳

2、定变应力时的疲劳强度计算六、双向稳定变应力时的疲劳强度计算一、变应力:1、变应力参数及分类2、变应力的产生3、疲劳破坏其大小或方向随时间改变的应力（1）、变应力参数：最大应力最小应力平均应力应力幅应力比1、变应力参数及分类：5个参数，只有两个独立参数。1、变应力参数及分类：（2）、分类脉动循环变应力对称循环变应力变号不对称循环变应力不变号不对称循环变应力稳定循环变应力不稳定循环变应力应力幅按一定规律周期性变化随机变应力尖峰应力应力幅变化不呈周期性1、对称循环变应力几种典型的稳定循环变应力实例：转动的齿轮轴、正反向反复受弯曲的零件、扭转振动中轴的剪切应力等。学习应力变化规律，一

3、定要和结合实际构件分析。2、脉动循环变应力实例：单向转动的齿轮齿根的弯曲应力3、变号不对称循环变应力实例：液压缸中活塞杆受力（受压力大，受拉力小）4、不变号不对称循环变应力实例：内燃机气缸盖螺栓中的拉应力。变应力小结─平均应力；　─应力幅值─最大应力；　─最小应力─应力比（循环特性）描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个独立参数。r=-1对称循环应力r=0脉动循环应力r=1静应力(2)、由静载荷产生：——静载荷也可以产生变应力例：A点的应力为对称循环变应力A受力简化P的大小方向都不变，是静载荷FFF2、变应力的产生：(1)、由变载荷产生：载荷变化，应力也随之变化，即

4、产生变应力。3、疲劳破坏：形状和材料不均匀零件在变应力作用下的主要失效形式。应力集中微观裂纹裂纹扩展疲劳断裂变应力长期作用金属材料的疲劳断裂过程裂纹尖端严重应力集中二、疲劳极限：1、定义2、研究疲劳极限的原因3、疲劳极限特性1、定义：对称循环变应力时的疲劳极限为在特定的循环特性　时，应力循环N次还不致使材料发生疲劳破坏的变应力的最大值　　称为循环次数N时的疲劳极限。表示符号：重点研究—持久疲劳极限对于正应力的全部结果，都可直接应用于切应力2、疲劳极限的确定：极限应力取值：强度极限屈服极限静应力作用时：不可能发生疲劳破坏。变应力作用时：可能发生疲劳破坏。所以要用　　　　　作为材

5、料疲劳极限强度指标。3、疲劳极限特性：实验证明：（2）同r下，变应力的　愈大，破坏前经历的循环次数越少；反之，降低　，可使破坏前所经历的循环次数增加。(1)给定的变应力　下，必须经过一定次数的循环，才可能发生疲劳破坏。三、极限应力线图1、循环基数2、材料的疲劳曲线3、材料的极限应力线图4、零件的极限应力线图1、循环基数:试件：φ7～φ10直径，表面磨光，装夹在疲劳试验机上。在纯弯曲变形下，测定对称循环的疲劳极限比较简单。最大弯曲应力:抗弯截面模量试件中间纯弯曲弯矩试件转一周，截面上任一点便受一次对称的应力循环。……第一试件N1次循环断裂第二试件N2次循环断裂第N试件Ni次循环

6、断裂以　　为纵坐标，为横坐标，建立试验结果曲线:σ—N疲劳曲线：σrN—循环特性为r，应力循环次数为N时的疲劳极限σr—循环特性r，材料的持久疲劳极限——疲劳极限。材料常数，对钢件m=9AB：由寿命系数2、材料的疲劳曲线:N0是人为规定的值，不同文献中，其值有所不同。3、材料的等寿命曲线材料的疲劳曲线也可用在特定的应力循环次数N下，极限平均应力和极限应力幅之间的关系曲线来表示，称为等寿命曲线。σa—纵坐标σm—横坐标由曲线上的任一点的座标　　　　　均可求得极限应力材料的等寿命曲线大致如下图所示。3、材料的等寿命曲线材料的等寿命曲线在实际应用中，常有两种简化方法。极限应力线图在

7、工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。折线画法：A'Ｇ'直线的方程为：CＧ'直线的方程为：为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定：对于碳钢，≈0.1~0.2，对于合金钢，≈0.2~0.3。用A'Ｇ'C折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。对应的是对称循环变应力对应的是脉动循环变应力对应的是静应力横坐标为平均应力，纵坐标为应力幅。机械零件的疲劳强度计算1由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限小于材料试件的疲劳极限。引入弯曲疲劳极限