Chapter 04 Strength of Machine Elements

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1、机械设计机械设计MechanicalDesignMechanicalDesignPARTⅠAGeneralIntroductiontoMachineDesignChapter4StrengthofMachineElements主讲教师主讲教师————钱瑞明Chapter4Chapter4StrengthofMachineElementsStrengthofMachineElementsSEU-QRM14.1LoadsandStresses载荷和应力4.1.1ClassificationofLoads载荷的分类作用在机械零件上的载荷：静载荷(staticlo

2、ad)——大小、作用位置和方向不随时间变化或变化缓慢变载荷(variableordynamicload)——大小、作用位置或方向随时间变化，如曲柄压力机的曲轴和汽车悬架弹簧等所受的载荷机械设计计算中的载荷：名义载荷(nominalload)——理想平稳工作条件下作用在零件上的载荷计算载荷(calculatedload)——载荷系数与名义载荷的乘积。在机器运转时，零件还会受到各种附加载荷作用，通常引入载荷系数[loadfactor]K，有时只考虑工作情况的影响，则用工作情况系数[workingconditionfactor]K来考虑估计这些因素的影响ACha

3、pter4Chapter4StrengthofMachineElementsStrengthofMachineElementsSEU-QRM24.1.2ClassificationofStresses应力的分类静应力(staticstress)——不随时间变化或变化缓慢(图a)变应力(variablestress)——随时间变化非对称循环变应力(non-symmetriccirculatingvariablestress)(图b)变应力对称循环变应力(symmetriccirculatingvariablestress)(图c)脉动循环变应力(fluctu

4、atingcirculatingstress)(图d)Chapter4Chapter4StrengthofMachineElementsStrengthofMachineElementsSEU-QRM3σ+σmaxmin平均应力(meanoraveragestress)σ=m2σ−σmaxmin应力幅(stressamplitude)σa=2变应力的循环特性(stressratio)r=σmin/σmax对称循环变应力(图c)r=−1脉动循环变应力(图d)r=0静应力(图a)r=+1Chapter4Chapter4StrengthofMachineElem

5、entsStrengthofMachineElementsSEU-QRM4静应力只能在静载荷作用下产生。变应力变应力可能由变载荷变载荷产生，也可能由静载荷产生，如图所示，在静载荷作用下，转动心轴上a点的应力和滚动轴承外圈表面上a点的应力均为变应力。Chapter4Chapter4StrengthofMachineElementsStrengthofMachineElementsSEU-QRM54.2StaticStrengthofMachineElements机械零件的静强度在静应力作用下，机械零件的失效形式主要是断裂(fracture)和塑性变形(pla

6、sticdeformation)，相应的强度条件可表示为στlimlimσ≤[σ]=τ≤[τ]=[S][S]στσ——零件的最大正应力(maximumnormalstress)，可由拉伸(tension)、压缩(compression)、弯曲(bending)等产生；τ——零件的最大切应力(maximumshearstress)，可由扭转(torsion)、剪切(shear)等产生；[σ]、[τ]——许用正应力(allowablenormalstress)、许用切应力(allowableshearstress)，也可用σ、τ表示；PPσlim、τlim——

7、材料的极限正应力(limitnormalstress)、极限切应力(limitshearstress)；[S]、[S]——对应于正应力、切应力的许用安全系数(allowableστsafetyfactor)。Chapter4Chapter4StrengthofMachineElementsStrengthofMachineElementsSEU-QRM6若材料为塑性材料，应力达到屈服应力(yieldstress)时，材料就发生塑性变形(plasticdeformation)，因此，取σ=σ(屈服极限应力)，τ=τ。若材料为脆性材料limSlimS(brit

8、tlematerials)，则取σ=σ(拉伸静强度极限应limB力