机械零件的疲劳强度和轴的设计计算课件.ppt

《机械零件的疲劳强度和轴的设计计算课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二篇机械零件的工作能力设计教学目标：了解机械零件设计有关的强度理论，通过典型零部件工作能力设计的举例，掌握零部件工作能力设计的一般方法。第二章机械零件的疲劳强度和轴的设计计算§2-1概述§2-2疲劳强度的基本理论§2-3影响疲劳强度的主要因素§2-4稳定变应力机械零件的疲劳强度计算§2-5非稳定变应力机械零件的疲劳强度计算(自学）§2-6提高疲劳强度的措施§2-7轴的设计计算§2-1概述一.疲劳失效概念二.疲劳失效的特点1.σmax≤σB或σmax≤σS2.疲劳失效的过程：裂纹萌生、裂纹扩展、断裂——发展的过程3.断口形状：光滑的疲劳发展区+粗糙的脆性断裂区

2、三.应力的分类四.变应力的基本参数应力与强度的概念：应力与外载荷、零件的截面形状有关强度与材料本身的机械性能有关，而与外载荷、截面形状等无关。应力的分类：应力静应力变应力ot稳定循环变应力非稳定循环变应力脉动循环应力对称循环应力非对称循环应力规律性非稳定循环变应力随机性非稳定循环变应力三.应力的分类稳定性循环变应力应力图非稳定性循环变应力应力图规律性随机性周期尖峰应力四.变应力的主要描述参数最大应力：最小应力：应力幅：平均应力：循环特征系数：脉动循环应力：对称循环应力：静应力：非对称循环应力：§2-2疲劳强度的基本理论一.疲劳曲线--规定的应力循环特征r（一般为

3、0或-1）1.疲劳曲线的绘制2.疲劳曲线方程3.疲劳曲线的意义有限寿命区无限寿命区低周循环疲劳高周循环疲劳P22取值范围2.疲劳曲线方程指数m的确定：与零件的材料和应力状态有关。例如：钢材，受弯曲应力时m=9，受表面接触应力时，m=6。青铜，受弯曲应力时m=9，受表面接触应力时，m=8。寿命系数式（2-6）寿命系数的意义：采用寿命系数，通过疲劳曲线方程，可以计算出任意循环次数N下的疲劳极限应力σrN。持久疲劳极限疲劳极限应力循环基数§2-2疲劳强度的基本理论二.疲劳极限应力图及其应用—（-1r1)1.绘制疲劳极限应力图的目的及其绘制方法目的：表示非对称循环变应

4、力对疲劳极限的影响。曲线绘制的关键点：A(0,σ-1)、B（σ0/2，σ0/2）、C（σB,0）2.简化的疲劳应力极限图AE段—疲劳失效极限ES段—塑性失效极限3.疲劳极限应力图的应用1）建立了非对称循环变应力与对称循环变应力之间的关系。应力幅的等效系数：式（2-9）2）用于判断曲线上任意点D的失效形式：当D在AE线段上，则为疲劳失效，若在ES线段上，则为塑性变形。注：1.对切应力的情况，可以同样处理。2.对于低塑性或脆性材料的疲劳极限应力可以用同样方法处理。详见书p24-253）校核不同应力增长规律下的危险截面安全系数。§2-3影响疲劳强度的主要因素一.应力集中

5、的影响1.应力集中产生的主要原因：零件截面形状发生的突然变化2.名义应力σ和实际最大应力σmax3.理论应力集中系数与有效应力系数理论应力集中系数：有效应力集中系数：式（2-13）材料的敏感系数§2-3影响疲劳强度的主要因素二.尺寸效应1.零件尺寸越大，疲劳强度越低2.尺寸系数εα、ετ三.表面状态的影响1.零件的表面粗糙度和表面处理的影响2.表面状态系数β四.综合影响系数式（2-14）注：以上影响因素是通过影响应力幅来影响零件的疲劳强度的§2-4稳定变应力机械零件的疲劳强度计算一.许用应力法1.零件受对称循环变应力2.零件受非对称循环变应力式（2-15）式（2-

6、16）实质：限制应力幅的大小。§2-4稳定变应力机械零件的疲劳强度计算二.安全系数法定义：最大应力（幅）极限值工作时的最大应力（幅）值应用特点：1.在零件的基本结构尺寸已知的情况下，进行的校核计算。2.同时需要校核最大应力和最大应力幅安全系数。许用安全系数表（2-3）最大应力（幅）的极限值的取值与工作应力增长规律有关。三.单向稳定变应力的安全系数法（1）1.循环特征系数r=常数1）.疲劳安全区：2）.塑性安全区：式（2-21）式（2-22）注：1.按照最大应力、平均应力或应力幅分别计算的安全系数均相等。2.对于低塑性或脆性材料，（2-21）式也适用，但无需计算屈服

7、强度。3.受切应力零件的安全系数计算可类似进行。2.平均应力σm=常数1）.疲劳安全区：式（2-23）2）.塑性安全区：同式（2-22）三.单向稳定变应力的安全系数法（2）3.最小应力σmin=常数1）.疲劳安全区：式（2-25）2）.塑性安全区：同式（2-22）安全系数法进行校核时应注意的几个问题：1.无法判断应力增长规律时，一般采用r=常数的规律计算。2.要同时校核最大应力和最大应力幅两种安全系数，均要满足要求。3.注意判断工作点在疲劳极限应力图中的位置，选择正确的公式计算安全系数。4.对称循环应力前考虑了寿命系数，如果变应力的循环系数大于N0时，寿命系数kN

8、取为1。复