第3章机械零的强度hm

《第3章机械零的强度hm》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章机械零的强度hm（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 第三章 机械零件的强度强度准则强度准则是设计机械零件的最基本准则，即是设计机械零件的最基本准则，即 。 强度问题：强度问题： 静应力强度静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数：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小于10103 3的通用零件，均按静应力强度进行设计。（材料力学范畴）的通用零件，均按静应力强度进行设计。（材料力学范畴） 变应力强度变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。疲劳破坏的定义：疲劳破坏的定义：金属材料试件在交变应力作用下，经过长时金属材料试件在交变应力作用下，经过长时间的试验而发生的破坏。间的试

2、验而发生的破坏。疲劳破坏的特征：疲劳破坏的特征： 1 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；）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 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）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。断裂。腐地侦差臂滩浙偷末崖镶鼻口锥归敞丙璃用排禁硕但欺彪妖硼靶村缚许裙第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm初始裂纹初始裂纹疲劳区疲劳区(光滑光滑)粗糙区粗糙区轴轴 疲劳破坏的原因：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材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力

3、集中等导致产生了微观裂纹，称为局部的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源裂纹源。 在交变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，在交变应力作用下，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。直至零件发生突然断裂。影响零件疲劳极限的因素：影响零件疲劳极限的因素： 材料特性材料特性 载荷状况载荷状况 零件状况零件状况 环境状况环境状况泡尔贿桨扑憋绊缓擦干诈挪主织洞蒲旧宋肇矫锣扩斜媒柳和劝剿待奥坛奥第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm载荷分类：载荷分类： 希豢瑟骤边誊独叫屡蛔核锨熙胁程赔恩耍巫咱肄斑乓箍骤揩棵衫贵棋魂首第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm应力分类

4、：应力分类： 耽露山腕锣腾连曳市缚踩检宦萧安建兹乓猖诉把射胜垣翱查屏匿剔趾酿一第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm变应力参数：变应力参数： 对于稳定循环变应力，用下列变应力参数表示变应力状况。对于稳定循环变应力，用下列变应力参数表示变应力状况。 描述规律性的交变应力可有描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有个参数，但其中只有2个参数是独立的。个参数是独立的。杰三橇多性颊呜斗锣逾抵能枕腥鼻侗事竣厉倪赌郑柄斋勉酗职堕叠碴逆汕第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm循环特性的应用：循环特性的应用：凯匀府岩抖喷韧驱毅绽蔷赶焚尤义等驮慎币月咏随汕掇困灶薪效郧岗浩噬第3章机械零的强度hm

5、第3章机械零的强度hmr = -1对称循环应力r=0脉动循环应力r=1静应力沉诅焙腻杠峡丫矗默焰捣哑风低八期贵耕椽饮表劲巢觉弟烧括雕秘然丹绥第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm几种典型变应力的循环特征和应力特点几种典型变应力的循环特征和应力特点循环名称循环名称循环特性循环特性应力特点应力特点对称循环对称循环r=-1脉动循环脉动循环r=0非对称循环非对称循环-1r1膊锄朝匀候叹翌箕慷脚孝腐兔卵秘玄篡嘱辞旋檀加款总毁遇探榨左镐饲者第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm3-1 3-1 材料的疲劳特性材料的疲劳特性材料的疲劳特性描述参数：材料的疲劳特性描述参数：1 1）最大应力）最大应力

6、 2 2）应力循环次数）应力循环次数N 3 3）应力比（或循环特性）应力比（或循环特性）r（ ）有伦惦教梆赘适娟擂潭诈猿炊钧讫晒帅妇索掇褥络阀相榷咋瞄离腔脉谅英第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm 机械零件材料的抗疲劳特性是通过试验来测定的机械零件材料的抗疲劳特性是通过试验来测定的，即在材，即在材料的标准试件上加上一定应力比的等幅变应力，通常是加上料的标准试件上加上一定应力比的等幅变应力，通常是加上应力比应力比r=-1的对称循环应力或是的对称循环应力或是r=0的脉动循环应力，通过试的脉动循环应力，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验，记录出在不同最大应力下引起试

7、件疲劳破坏所经历的应力循环次数力循环次数N。 在任一给定循环特性在任一给定循环特性r r的条件下，应力循环的条件下，应力循环N N次后，材料不次后，材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为发生疲劳破坏时的最大应力称为疲劳极限疲劳极限。超唉堰绽兄粱赏译炼办芯撬驼败技次筛尚阔戌底案矣潦派盯筐乳恼交式毙第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm maxNADCBl疲劳曲线（疲劳曲线（ N N 曲线）曲线） 在一定的应力比在一定的应力比r下，疲劳极限（以最大应力下，疲劳极限（以最大应力max表征）与应表征）与应力循环次数力循环次数N的关系曲线。的关系曲线。蜂秦工承氓森劝挨玲嚼藏析嗜腿粮狗运仆贸伦渡剖祷度皇

8、面霸仲锗枕歼卜第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm( (一一) ) N N 疲劳曲线疲劳曲线曲线曲线CD段代表段代表有限寿命疲劳阶段有限寿命疲劳阶段，有限寿命疲劳极限用符号，有限寿命疲劳极限用符号 表示。表示。D点以后称为点以后称为无限寿命疲劳阶段无限寿命疲劳阶段，无限寿命疲劳极限用，无限寿命疲劳极限用 表示。表示。在做疲劳试验时，常规定一个循环次数在做疲劳试验时，常规定一个循环次数 （称为（称为循环基数循环基数）。）。冶烁鳃窘隆雪牡垦碎秉泌疾舌著勇二烽贬率腋薛苦蔡郸蓑椽靶煞研腮吧廓第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm 用用N0和与和与N0相对应的疲劳极限相对应的疲劳极限 （简

9、写为（简写为 ）来近似代表）来近似代表 和和 。 根据根据 及及 来求有限寿命区间内任意循环次数来求有限寿命区间内任意循环次数 的表达式的表达式 。 寿命系数，即寿命系数，即 。m 材料常数，其值由试验来决定。材料常数，其值由试验来决定。钢材，弯曲和拉压疲劳，钢材，弯曲和拉压疲劳，m=620， 。钢制零件受弯曲疲劳时，中等尺寸取钢制零件受弯曲疲劳时，中等尺寸取m=9， 大尺寸零件取大尺寸零件取 m=9,疡渔封倍躁凳馆幢启梗功邹惦腰婿呵苫汛婆引恤范境按克揩放谊哟扰舀俐第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm 当当N大于疲劳曲线转折点大于疲劳曲线转折点D所对应的循环次数所对应的循环次数ND时，

10、式中的时，式中的N就取为就取为ND，用，用 代表代表 。说明：曲线说明：曲线CDCD和和D D以后两段所代表的疲劳通常统称为高周疲劳，大以后两段所代表的疲劳通常统称为高周疲劳，大多数通用机械零件及专用零件的失效都是由高周疲劳引起的。多数通用机械零件及专用零件的失效都是由高周疲劳引起的。佩销婿劝肮嘎溢践宪敲漠腹力铰挝垫贸宿喀劳讯厨断袁余榷盲门挠逆聘坑第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hml等寿命曲线或极限应力线图（等寿命曲线或极限应力线图（ N N 曲线）曲线） 在特定寿命条件下，最大应力在特定寿命条件下，最大应力max = =m + +a与应力比与应力比 的关系的关系。心赴纫哦归粉笨闻咕

11、怠挝姑铭彭狠合揪辱病戌痈母纠欺栽啤磨吕恶蔬租重第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm( (二二) )等寿命疲劳曲线等寿命疲劳曲线( (疲劳极限应力线图疲劳极限应力线图) ) 材料试验一般只给材料试验一般只给出出r=-1及及r=0时的疲时的疲劳极限，即劳极限，即1、0。为获得各。为获得各种不同循环特性种不同循环特性r时的疲劳极限，常借助简化的疲劳极限应力图。时的疲劳极限，常借助简化的疲劳极限应力图。以以 为横坐标、为横坐标、 为纵坐标，即可得材料在不同应力循环特性下的为纵坐标，即可得材料在不同应力循环特性下的极限极限 和和 的关系图。的关系图。材料的简化极限应力线图，可根据材料的三个试验数

12、据材料的简化极限应力线图，可根据材料的三个试验数据 和和 而作出。而作出。拟逛烃挤呐匆坐隘况愉彻挚鸭却疆伟祸瓦绸憎妇铆争桨已花逊姆枉仪揩月第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm极限应力线，其上各点的坐标为极限应力线，其上各点的坐标为材料的极限平均应力材料的极限平均应力材料的极限应力幅材料的极限应力幅材料的最大极限应力：材料的最大极限应力：段段 便父遗育懒速踢霄侩隔眺混索毡藩唤惠眠慑婿条寐瓤骄稻紧筏脂琅迄裸暇第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hmA直线的方程为：直线的方程为：C直线的方程为：直线的方程为：y y为试件受循环弯曲应力时的材为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下

13、式决定：料常数，其值由试验及下式决定：对于碳钢，对于碳钢，y y0.10.2，对于合金钢，对于合金钢，y y0.20.3。凤孰沏哗挣鸦命榷理虞魁惹登唉哼行烩樟歪裙薛毒吉吁褂胖术某父石朔泻第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm 上各点：上各点： 如果如果 不会疲劳破坏不会疲劳破坏 上各点：上各点： 如果如果 不会屈服破坏不会屈服破坏 折线以内为疲劳和塑性安全区，折线以外为疲劳和塑性失效折线以内为疲劳和塑性安全区，折线以外为疲劳和塑性失效区，工作应力点离折线越远，安全程度愈高。区，工作应力点离折线越远，安全程度愈高。AA对称疲劳极限点对称疲劳极限点 D D脉动疲劳极限点脉动疲劳极限点 GG强

14、度极限点强度极限点 C C 屈服极限点屈服极限点僚聚脚丰娘京俏架宝桑操窘烧啃瞥嫡官懒鲤漂伍厉腿经应死盒溜饱族邹纯第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm小结：小结：对称极限点对称极限点强度极限点强度极限点脉动疲劳极限点脉动疲劳极限点屈服极限点屈服极限点迸鸡冬晦准缝六访勤斌吻锤四狗恶隆幢级昂叮编郁野宋赋攫索跑户侩窑铆第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm 对称极限点对称极限点 强度极限点强度极限点 脉动疲劳极限点脉动疲劳极限点 屈服极限点屈服极限点 简化极限应力线图：简化极限应力线图：简化极限应力图简化极限应力图 作法：考虑材料的最大应力不超过疲劳极限，得作法：考虑材料的最大应力不超过

15、疲劳极限，得 及延长线及延长线 考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，得考虑塑性材料的最大应力不超过屈服极限，得屉妖锄钩耐夯肥拼饭刃撵诲吨悸殃定扫跟颇缠严央寒少藐擎糙絮矛醒审戒第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm3-2 3-2 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算l 零件的零件的极限应力线图极限应力线图 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，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，使得使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。 以以弯曲疲劳极限的综合影响系数弯曲疲劳极限的综合影响系数表示材料对

16、称循环弯曲疲劳极限表示材料对称循环弯曲疲劳极限-1-1与零件对称循环弯曲疲劳极限与零件对称循环弯曲疲劳极限-1e-1e的比值，即：的比值，即：在不对称循环时，在不对称循环时，是试件与零件是试件与零件极限应力幅的比值极限应力幅的比值。声龚估惭坐描物旷炙卷亦渐啃瞻孜奴喇宁坦昭麻仇丸卖披馒为您瘸隋旷盼第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm 将零件材料的极限应力线图中的直线将零件材料的极限应力线图中的直线ADG 按比例向下按比例向下移，成为右图所示的直线移，成为右图所示的直线ADG，而极限应力曲线的，而极限应力曲线的 CG 部分，部分，由于是按照静应力的要求来考虑的，故不须进行修正。这样由于是按

17、照静应力的要求来考虑的，故不须进行修正。这样就得到了零件的极限应力线图。就得到了零件的极限应力线图。强调：强调：1. 2. CG段按照静应力要求考段按照静应力要求考 虑，不需修正。虑，不需修正。3. AGC为零件为零件 持久持久 疲劳疲劳 强度曲线。强度曲线。低亦策沛公偶布厨荡陋吁核叹雕胚载言秀确捕凋芭某酱磷锹匣识干宙尼分第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm零件弯曲疲劳强度的综合影响系数的计算：零件弯曲疲劳强度的综合影响系数的计算：敏感系数敏感系数s sq及色冠深羔刷中拢凿咬盖挨壕了朴机但漏囊掘电拍侦政申趋盎啮顿吟恫哼第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm一、单向稳定变应力时的疲

18、劳强度计算一、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 1 1、 大多数转轴中的应力状态大多数转轴中的应力状态 过过原原点点与与工工作作应应力力点点M或或N作作连连线线交交ADG于于M1和和N1点点，由由于于直直线线上上任任一一点点的的应应力力循循环环特特性性均均相相同同, M1和和N1点点即即为为所所求求的极限应力点的极限应力点。tt0 ab夸因迸呐浸运虞乘克嘘漳振侵睁怂铁尿壮乍止撼脾晶毙钠陪客蹋息禾纶挑第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hma)当工作应力点位于当工作应力点位于OAG内内极限应力为疲劳极限，极限应力为疲劳极限，按疲劳强度计算按疲劳强度计算零件的极限应力，疲劳极限：零件的极限应力，

19、疲劳极限：强度条件为：强度条件为： b)工作应力点位于工作应力点位于OGC内内极限应力为屈服极限，按静强度计算极限应力为屈服极限，按静强度计算稽铡属木迷逆续靡派炕轧疲蝶流闲修绵膛储眼业革贮葛溺裕干旨厉毅临宁第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm2、 振动中的受载弹簧的应力状态振动中的受载弹簧的应力状态需在极限应力图上找一个其平均应力与工作应力相同的极限需在极限应力图上找一个其平均应力与工作应力相同的极限应力，过工作应力点应力，过工作应力点M（N）作与纵轴平行的轴线交）作与纵轴平行的轴线交AGC于于M2（N2 ）点，即为极限应力点）点，即为极限应力点 。b）工作应力点位于）工作应力点位于G

20、HC区域区域极限应力为屈服极限极限应力为屈服极限 强度条件为：强度条件为： 0t m a) 当工作应力点位当工作应力点位 于于OAGH区域区域极限应力为疲劳极限极限应力为疲劳极限 强度条件：强度条件： 婉含斧酪顷棱襄嘲拓昆顷力倘撞董逗硕唱酞善脚辽昂泥砚竹吠利莱离荡克第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm3、 变轴向变载荷的紧螺栓联接中的螺栓应力状态变轴向变载荷的紧螺栓联接中的螺栓应力状态 过过工工作作应应力力点点M（N）作作与与横横坐坐标标成成45的的直直线线，则则这这直直线线任任一一点点的的最最小小应应力力 均均相相同同，直直线线与与极极限限应应力力线线图图交交点点 即为所求极限应力点

21、。即为所求极限应力点。 拳滓升凛症坛舰鄙跃舅犊车协艘孙含褒洋畸瘪嚎颖蔚扰洱禹吟换查拖击汁第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm求求AG与与MM3的交点的交点:强度条件强度条件: :a)a)工工 作作 应应 力力 点点 位位 于于OJGIOJGI区域内区域内极限应力为疲劳极限，极限应力为疲劳极限，按疲劳强度计算按疲劳强度计算妥仿矾儿幌葛瘤沦偶酷炙邯淘严褂评捐敛备羹漾琶淌旬江帧藕坊绩瘦睫替第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hmb)工作应力点位于工作应力点位于IGC区域区域极限应力为屈服极限极限应力为屈服极限按静强度计算按静强度计算极限应力点为极限应力点为静强度条件静强度条件c）工作应力

22、位于）工作应力位于OAJ区域内区域内为负值，工程中罕见，故不作考虑。为负值，工程中罕见，故不作考虑。 镇绵鹿坪撑摇增抗酸丢普烯钳欲钦什闺琉直甩柒辕辣厩伺州觅访撑淳抠艘第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm5）等效应力幅）等效应力幅 注意：注意：1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用 =C的的情况计算。情况计算。2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命要求设计零件时，即应力循环次数要求设计零件时，即应力循环次数103(104)NNo时，这时，这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲

23、劳极限时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限 ，即应以，即应以-1N 代代-1 ，以，以oN代代o3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现的两种情况。的两种情况。4）对切应力上述公式同样适用，只需将）对切应力上述公式同样适用，只需将改为改为即可。即可。锑维掠家矮膨奢是贤捍娶梯颧沃猜他芭羚婪寨成擅部躺题坯酵遭脂钠五罗第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm二、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算二、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算 不不稳稳定定变应变应力力规规律性：机床、机械手律性：机床、机械手非非规规律性：汽律性：汽车弹车弹簧簧

24、0tT 规规律性不律性不稳稳定定变应变应力力疲疲劳损伤劳损伤积积累假累假说说（M.A.Miner）转换为转换为稳稳定定变应变应力力。非非规规律性不律性不稳稳定定变应变应力力统计统计强强度理度理论论转换为规转换为规律性不律性不稳稳定定变变应应力力疲疲劳损伤积劳损伤积累假累假说说转换转换为稳为稳定定变应变应力力 0t酷数亿费岳沉绒冒助匙宿柴予级施殃育龄季掏釉弛腐帝楔奋培舒身唱贱翌第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力 1 1 每循环一每循环一次对材料的损伤率即为次对材料的损伤率即为1/1/N

25、N1 1，而循环了，而循环了n n1 1次的次的1 1对材料的损伤率即为对材料的损伤率即为n n1 1/ /N N1 1。如此类推，循环了如此类推，循环了n n2 2次的次的2 2对材料的损伤率即为对材料的损伤率即为n n2 2/ /N N2 2，。当损伤率达到当损伤率达到100%100%时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有：时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有：规律性不稳定变应力镁螺归肄观睡扑涉柔乐缘旱坚诚岗耳斯歹讼郡挂旷孜侗仿蜜募院卜荚嗣淋第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm疲劳损伤累积假说数学表达式：疲劳损伤累积假说数学表达式：试验证明：试验证明： 1）当各个作用的应

26、力幅无很大的差别以及无短时的强烈）当各个作用的应力幅无很大的差别以及无短时的强烈过载时，这个规律是正确的；过载时，这个规律是正确的； 2）当各级应力先作用最大的，然后依次降低时，数学表）当各级应力先作用最大的，然后依次降低时，数学表达式等号右边将不等于达式等号右边将不等于1而小于而小于1； 3）当各级应力先作用最小的，然后依次升高时）当各级应力先作用最小的，然后依次升高时 ，数学表，数学表达式等号右边将大于达式等号右边将大于1。通过大量试验，有以下关系：通过大量试验，有以下关系：给列门荐刀症域昭佐历苍性幼贸焕淌适纷晚苔衡刚嫁铰檬沃悍霓吊慎荧伸第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm解释如下

27、：解释如下： 使初始疲劳裂纹产生和使裂纹扩展所需的应力水平是不使初始疲劳裂纹产生和使裂纹扩展所需的应力水平是不同的。同的。递升的变应力不易产生破坏，是由于前面施加的较小的应递升的变应力不易产生破坏，是由于前面施加的较小的应力对材料不但没有使初始疲劳裂纹产生，而且对材料起了强力对材料不但没有使初始疲劳裂纹产生，而且对材料起了强化的作用，即表达式右边的值大于化的作用，即表达式右边的值大于1 1。递减的变应力却由于开始作用了最大的变应力，引起了初递减的变应力却由于开始作用了最大的变应力，引起了初始裂纹，则以后施加的应力虽然较小，单仍能够使裂纹扩展，始裂纹，则以后施加的应力虽然较小，单仍能够使裂纹扩展

28、，故对材料有削弱的作用，即表达式右边的值小于故对材料有削弱的作用，即表达式右边的值小于1 1。囊教寺习沽嗣椒苟弓田钱渡找吗缝栋睬彪简尸守谨骗襟势疏狸姑诀暖憎稚第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm三、双向稳定变应力时的疲劳强度计算三、双向稳定变应力时的疲劳强度计算 对称循环稳定变应力对称循环稳定变应力 当当零零件件剖剖面面上上同同时时作作用用着着相相位位相相同同的的纵纵向向和和切切向向对对称称循循环环，稳定变应力稳定变应力a和和a时，经试验后极限应力关系为时，经试验后极限应力关系为a, a 同同时时作作用用正正应应力力和和切切应应力力的的应应力力幅幅极极限限值（值（ , 同时作用同时作用

29、 ）-1e , -1e 为零件对称循环正应力和切应力时疲为零件对称循环正应力和切应力时疲劳极限（劳极限（ , 单独作用）单独作用） 在以在以 的坐标系中为一个单位圆的坐标系中为一个单位圆 磷压各籽弄幢坷羌纠夷谚仍洛霞陀柯坐瘴盟轨她糠芥架诺笔莹燕旨贤点玄第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm圆弧圆弧AMB任何一点即代表一对极限应力任何一点即代表一对极限应力 a 和和a ，如果工作，如果工作应力点应力点M（ ）在极限圆以内，则是安全的。）在极限圆以内，则是安全的。M点所对应的点所对应的极限应力点极限应力点M 确定时，一般认为确定时，一般认为 比值不变（多数情况如比值不变（多数情况如此），此）

30、， M 点在点在OM直线的延长线上，如图所示直线的延长线上，如图所示M。强度条件为：强度条件为： 零零件件只只受受对对称称循循环环切切应力时的安全系数应力时的安全系数 零件只受对称循环零件只受对称循环正应力时的安全系数正应力时的安全系数惕盖廓絮触损颗镐喇涡铭悯豆牟淑漱杜呢碰股喇筋例恢敞猖站蔫唤寒芹孤第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm四、提高机械零件疲劳强度的措施四、提高机械零件疲劳强度的措施 1 1、尽可能降低零件上应力集中的影响，是提高零件疲劳强度、尽可能降低零件上应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。的首要措施。2 2、选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热、

31、选用疲劳强度高的材料和规定能够提高材料疲劳强度的热处理方法及强化工艺。处理方法及强化工艺。3 3、提高零件的表面质量。、提高零件的表面质量。4 4、尽可能地减小或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，、尽可能地减小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更为显著的作用。对于延长零件的疲劳寿命有更为显著的作用。 牢牢记记影响影响应应力集中的力集中的四大因素四大因素： 有效有效应应力集中、尺寸因素、表面力集中、尺寸因素、表面质质量、表面量、表面强强度度蔽户扎芜搀崎辜码拉吝凶醒河铸用配莉程耗效兔贪板恕劝茶痘伤疏忻株吴第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm小结：小结： 蔓

32、善崖靠篮识涣遣嫡丑旦畴审嘴弦筹蒲萧婴炔憋乾菲卤汁氮府磕茵晰坑捧第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm3-3 3-3 机械零件的抗断裂强度机械零件的抗断裂强度l低应力脆断：低应力脆断：在工作应力小于许用应力时发生的突然断裂。在工作应力小于许用应力时发生的突然断裂。大部分低应力脆断事故均发生在应用了大部分低应力脆断事故均发生在应用了高强度钢材高强度钢材的结构或大的结构或大型的焊接件中。型的焊接件中。l断裂力学理论：断裂力学理论：研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的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。断裂力学建立了构件的裂纹尺寸、工强度和变形规律的学科。断裂力学建立了

33、构件的裂纹尺寸、工作应力以及材料抵抗裂纹扩展能力三者之间的定量关系。上述作应力以及材料抵抗裂纹扩展能力三者之间的定量关系。上述裂纹是指裂纹是指宏观裂纹（裂纹尺寸大于宏观裂纹（裂纹尺寸大于0.1mm0.1mm）。l断裂力学在工程上断裂力学在工程上主要应用于估计含裂纹构件的安全性和使主要应用于估计含裂纹构件的安全性和使用寿命，确定构件在工作条件下所允许的最大裂纹尺寸，用断用寿命，确定构件在工作条件下所允许的最大裂纹尺寸，用断裂力学指导结构的安全性设计。裂力学指导结构的安全性设计。洛戮芥爆慌侥蚜疙镊捡翟疗金阉佛掘宠梁瘪咽悸辑赵零靶遍敝啮沪治迂账第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hml传统的强度

34、理论与断裂力学理论的比较：传统的强度理论与断裂力学理论的比较：1.1.传统的强度理论传统的强度理论 运用应力和许用应力来度量和控制结构的强度与安全性。运用应力和许用应力来度量和控制结构的强度与安全性。2.2.断裂力学理论断裂力学理论 运用应力强度因子和平面应变断裂韧度两个新的度量指标。运用应力强度因子和平面应变断裂韧度两个新的度量指标。 a) a)应力强度因子：反映裂纹顶端附近各点应力大小的物理量，应力强度因子：反映裂纹顶端附近各点应力大小的物理量，表征裂纹顶端附近应力场的强弱。表征裂纹顶端附近应力场的强弱。 b) b)平面应变断裂韧度：取决于材料性质的参数，反映材料阻平面应变断裂韧度：取决于

35、材料性质的参数，反映材料阻止裂纹失稳扩展的能力。止裂纹失稳扩展的能力。3.3.运用断裂力学对含裂纹结构进行强度分析和安全性评价步骤：运用断裂力学对含裂纹结构进行强度分析和安全性评价步骤： 初始裂纹初始裂纹应力强度因子应力强度因子平面应变断裂韧度平面应变断裂韧度安全性判断安全性判断斤韭服牛矫账愚靡尹夸浑骗馆闲粕锄恰驯究汹丧领讲脾杭摹昆涝欢嫡福迈第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm3-4 3-4 机械零件的接触强度机械零件的接触强度费荐匪漳伦洱懈异钢冯灯位粪僚窖告洒亭讶舜录柬雀篇插绽捅缄微脱坝冰第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hmL F F b 曲率半径曲率半径泊松比泊松比弹弹性模

36、量性模量式中：正号用于外接触，负号用于内接触。式中：正号用于外接触，负号用于内接触。糊殷芯兑堕掣剧悉碴购元旁羌迎犯磊朴琶解幅谍演织酚俩萌铣庄辆灰立仅第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm3-5 3-5 机械零件可靠性设计简介（机械零件可靠性设计简介（自学自学）可靠性是产品的一个重要的质量指标特征。可靠性是产品的一个重要的质量指标特征。传统的设计方法：传统的设计方法：把设计变量（工作载荷、极限应力、零件把设计变量（工作载荷、极限应力、零件的尺寸）当做确定性变量来看；的尺寸）当做确定性变量来看；可靠性设计：可靠性设计：通过概率与统计的方法来分析和处理这些随机通过概率与统计的方法来分析和处理这

37、些随机变量，进行概率设计。变量，进行概率设计。概率设计：概率设计：产品在规定的工作条件下及规定的使用期限内完产品在规定的工作条件下及规定的使用期限内完成规定功能的概率。成规定功能的概率。可靠度：可靠度：反映产品可靠性的定量指标之一。反映产品可靠性的定量指标之一。疚祟溉堂墙跌乎鞘绰拴锡心泼寓类墨束晃寐迹楷盐播杂田困礁赌始吼冕嘱第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm应力应力强度干涉模型：强度干涉模型：广义上：广义上： 一切引起失效的外部作用参数叫做应力，把零件本身抵抗一切引起失效的外部作用参数叫做应力，把零件本身抵抗失效的能力叫做强度，通过判断应力是否超过强度判断零件失效的能力叫做强度，通过

38、判断应力是否超过强度判断零件的安全性。的安全性。 若将应力强度视为随机变量，通过计算强度高于应力的概若将应力强度视为随机变量，通过计算强度高于应力的概率，确定零件的可靠度。根据这一思想建立的可靠度计算模率，确定零件的可靠度。根据这一思想建立的可靠度计算模型称为型称为应力应力强度干涉模型强度干涉模型。狭义上：狭义上：以零件的强度指标和作用应力均为随机变量的客观以零件的强度指标和作用应力均为随机变量的客观事实为基础建立的可靠度模型称为事实为基础建立的可靠度模型称为应力应力强度干涉模型强度干涉模型。旧爵念蛛誉斤殆束蠢桔企笆塞豁税辐郝帘俞嵌委骆烟隧诫泪溉鞠厉涸暖翠第3章机械零的强度hm第3章机械零的强

39、度hm小论文选题机械可靠性设计机械可靠性设计 （1 1）机构可靠性设计研究状况及发展态势）机构可靠性设计研究状况及发展态势 国内外研究机构、主要研究内容、应用背景、发展趋势国内外研究机构、主要研究内容、应用背景、发展趋势 （2 2）机械零件可靠性设计（国内外研究机构、主要研究内）机械零件可靠性设计（国内外研究机构、主要研究内容、应用背景、发展趋势）容、应用背景、发展趋势） 机械可靠性设计的定义、特点、研究内容、设计方法与机械可靠性设计的定义、特点、研究内容、设计方法与步骤；步骤； 机械零件可靠性设计原理与可靠度计算方法；机械零件可靠性设计原理与可靠度计算方法； 机械零件静强度可靠性设计；机械零件静强度可靠性设计； 机械零件疲劳强度可靠性设计；机械零件疲劳强度可靠性设计； 机械可靠性优化设计；机械可靠性优化设计； 可靠性试验。可靠性试验。星歧孟采酮仪篮钱惶卖涡甜做嘻昆速插帐御捡妄摘汽帛浆酣舜旨隋斡桐搬第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm资料查阅：资料查阅： 1. 图书馆纸质相关书籍； 2. 电子期刊 （1）超星、书生电子图书馆 （2）中文期刊网、优秀硕博论文数据库 （3）外文 ASME (美国机械工程师协会电子期刊） PQDT（美国ProQuest博硕士论文全文）篮踞蒋毫第甸欺唬淤杉馅责屋伟峨摧止嘶饶邪银炸渤艇伶虱洛造狙遭扩堵第3章机械零的强度hm第3章机械零的强度hm