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1、机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机机 械械 原理及设计原理及设计（）第三章 机械零件的强度Friday, August 2, Friday, August 2, 20242024机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系第三章 机械零件的强度3-1 3-1 预备知识预备知识3-2 3-2 疲劳曲线和极限应力线图疲劳曲线和极限应力线图3-3 3-3 变应力下零件的疲劳强度计算变应力下零件的疲劳强度计算3-4 3-4 机械零件的接触强度机械零件的接触强度机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一一载荷载荷分类分类外力外力F、转矩、转矩T、弯矩、弯矩M、功率、功率P等的统称。等的统
2、称。1按其性质分：按其性质分：静载荷；动载荷静载荷；动载荷2按设计计算分：按设计计算分：实际载荷：实际载荷：机器工作时实际承受的载荷机器工作时实际承受的载荷 名义载荷：名义载荷：按力学公式算出来的载荷按力学公式算出来的载荷P，T等等 计算载荷：计算载荷：Pca=k*P3-1预备知识为名义载荷为名义载荷机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系t二应力分类二应力分类1静应力静应力2变应力变应力a稳定变应力稳定变应力b不稳定变应力不稳定变应力特点：特点：max=min=ma=0；r=1机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三稳定变应力三稳定变应力1变应力的五个参数：变应力的五个参数： ma
3、x；min；m；a ； rmax最大应力最大应力min最小应力最小应力m 平均应力平均应力a 应力幅应力幅 r 循环特征循环特征机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2. .关系：关系：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3分类：分类：1）对称循环变应力）对称循环变应力2）脉动循环变应力）脉动循环变应力机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3）非对称循环变应力）非对称循环变应力特点：特点：-1r1且且r0 中的任意值中的任意值例：图示轴受载荷例：图示轴受载荷F作用作用 a. 轴不转轴不转b. 轴转动轴转动试分析其应力情况（试分析其应力情况（A点）点）静应力只能由静载荷产生，
4、而变应力既可由静应力只能由静载荷产生，而变应力既可由变载荷产生，也可由静载荷产生。变载荷产生，也可由静载荷产生。FA提示提示机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3-2疲劳曲线和极限应力线图强度准则是设计机械零件的最基本的准强度准则是设计机械零件的最基本的准则，在前面已对强度准则进行了简介，静强则，在前面已对强度准则进行了简介，静强度问题已经在材料力学中介绍了，本章重点度问题已经在材料力学中介绍了，本章重点介绍有关介绍有关疲劳强度疲劳强度的知识。（本章是后面其的知识。（本章是后面其它各章学习的共同基础，也是本书中的一个它各章学习的共同基础，也是本书中的一个重点、难点）重点、难点）绝大多数
5、的机械零件是在变应力状态下工作的。绝大多数的机械零件是在变应力状态下工作的。本章研究以下几个方面的问题：本章研究以下几个方面的问题：1.在给定的在给定的r条件下，找出循环次数条件下，找出循环次数N与应力与应力rN之间的关系。之间的关系。2.如何根据已知的条件，求出在如何根据已知的条件，求出在不同的不同的r时的疲劳极限时的疲劳极限rN。机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系AB:N 104 高周疲劳区高周疲劳区高周疲劳区高周疲劳区：按疲劳强度理论设计：按疲劳强度理论设计 1 CD段：段： 有限寿命疲劳区有限寿命疲劳区 ND N 104 2 CD段以后：无限寿命疲劳区段以后：无限寿命疲劳区N
6、 ND 一疲劳曲线一疲劳曲线标准试件（材料）标准试件（材料）在某一在某一r时时的的N 曲线曲线1疲劳类别疲劳类别机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系rN- N 次循环应力作用下不发生疲劳破坏的最大次循环应力作用下不发生疲劳破坏的最大 应应力。力。 即疲劳极限：即疲劳极限：r=-1记为记为-1N ； r=0 记为记为 0N0Nr -无限寿命疲劳极限：当无限寿命疲劳极限：当 NND=10625 107时时r-N0时的疲劳极限：时的疲劳极限： r r即即即即 rNrN0 0 N0-循环基数循环基数(当当ND不大时不大时,N0=ND,当当ND很大时很大时,（N0ND) 设定设定N0的原因是有时
7、的原因是有时ND非常大非常大,做实验时工作做实验时工作量太大量太大说明说明ND（N0）NNCCDNmaxrNrr1/4机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2疲劳曲线方程和寿命系数疲劳曲线方程和寿命系数(对数坐标对数坐标)常数段=N :CDmrNs（式中各参数的解释见下页）（式中各参数的解释见下页）（式中各参数的解释见下页）（式中各参数的解释见下页）机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系说明说明机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系至此，我们已解决了第一个问题，我们可以根据至此，我们已解决了第一个问题，我们可以根据材料的疲劳曲线图求出在给定的循环特性材料的疲劳曲线图求出在给定
8、的循环特性r下的不同下的不同的循环次数的循环次数N时所对应的疲劳极限应力时所对应的疲劳极限应力rN。试验表试验表明明，同样的材料在不同的循环特性，同样的材料在不同的循环特性r下的疲劳曲线的下的疲劳曲线的位置不相同，即使有相同的循环次数位置不相同，即使有相同的循环次数N，其对应的疲，其对应的疲劳极限应力值劳极限应力值rN也不相同，如用疲劳曲线图来求不也不相同，如用疲劳曲线图来求不同的循环特性同的循环特性r下的疲劳极限应力下的疲劳极限应力rN将非常不实际，将非常不实际，也不可行。因此，我们将引入第二个线图来解决这个也不可行。因此，我们将引入第二个线图来解决这个问题问题-极限应力曲线（等寿命疲劳曲线
9、极限应力曲线（等寿命疲劳曲线极限应力曲线（等寿命疲劳曲线极限应力曲线（等寿命疲劳曲线 -“N” -“N” 相同）相同）相同）相同）机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系ND（N0）NNCCDNmaxrNrr1/4r=-1r=0r=04机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二二材料的材料的极限应力曲线极限应力曲线1试件的极限应力线图：在相同试件的极限应力线图：在相同N（N0），不同），不同r下时的曲线下时的曲线脉动循环变应力脉动循环变应力静应力静应力对称循环变应力对称循环变应力三三点坐标点坐标)2,2()0,(),0(), (001 DCABam - -C（B，0）A（0，-1）am
10、D（0/2，0/2）45o00/20/2机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2材料的材料的极限应力线图的简化极限应力线图的简化 ADGC线线已知已知-1、0、s(循环次数循环次数N=N0时时)作图如下：作图如下：1找找A、D、C（s，0）三点。）三点。2连接连接AD并延长。并延长。3过过C作与横轴成作与横轴成135的直线与的直线与AD连线或其延长线连线或其延长线交于交于G点。点。具体简化过程如下页所示具体简化过程如下页所示机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系D（0/2，0/2）A（0，-1）mC（B，0）aGC（S，0）45450/20/20 机械工程学院机械设计系机械工程学院
11、机械设计系屈服失效线 疲劳失效线smaxammaxamCGGAsssssss=+=+试件的材料特性-=-=-=-ssyyssssssg001001222tg问题问题：1为什么为什么CG为为1350线？线？ 2的几何意义如何？的几何意义如何？ 3当当（104NN0）时如何作图？）时如何作图？（在零件的极限应力线图中将讨论这个问题）（在零件的极限应力线图中将讨论这个问题）说明说明GG也可在也可在也可在也可在ADAD之间之间之间之间。提示提示机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三影响零件疲劳强度的主要因素：三个方面三影响零件疲劳强度的主要因素：三个方面1应力集中应力集中应力集中应力集中的影响
12、：的影响：2尺寸大小尺寸大小尺寸大小尺寸大小的影响：的影响：3 表面状态表面状态表面状态表面状态的影响的影响：k（尺寸越大，尺寸越大， 越小）越小）加工质量加工质量 （加工质量越高，加工质量越高， 越大）越大）强化因素强化因素 q1具体见本章的附录（具体见本章的附录（3541）页）页机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1K 只影响应力幅只影响应力幅a2对于剪应力对于剪应力，只须将，只须将代替代替即行即行说明说明q1)11k(Kbbessss-+=综合影响系数综合影响系数综合影响系数综合影响系数K对零件疲劳强度的影响：对零件疲劳强度的影响： 1K越大，零件疲劳强度就越低，越大，零件疲劳强
13、度就越低， 2零件的疲劳强度总小于材料的疲劳强度零件的疲劳强度总小于材料的疲劳强度如对称循环的疲劳极限变为如对称循环的疲劳极限变为疲劳极限表示为疲劳极限表示为机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系四四零件的零件的极限应力线图极限应力线图ADGC线线1坐标点及其坐标值的变化坐标点及其坐标值的变化三个特征坐标三个特征坐标说明说明1K为综合影响系数，为综合影响系数，只影响只影响只影响只影响 a a2K只影响只影响AG线的位置。线的位置。机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2作图作图已知已知-1、0、s、K、根据公式计算出根据公式计算出A、D坐标值坐标值作图如下：作图如下：1找找A、D两
14、点。两点。A（0，-1e），），D（0/2，0e/2）2连接连接AD并延长与并延长与CG交于交于G点。点。具体作图过程如下页所示具体作图过程如下页所示机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系D（0/2，0/2）A（0，-1）mC（B，0）aGC（S，0）45450/20/20 G e eA（0,-1e）D（0/2，0e/2）M(m, a)M(me,ae)0e/2机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系AG线上点的坐标表示为线上点的坐标表示为M(m, a)AG线上点的坐标表示为线上点的坐标表示为M(me,ae)说明说明问题：问题：1CG线为什么不变？线为什么不变？ 2AG线为什么不平行于
15、线为什么不平行于AG线？线？ 机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3直线方程：直线方程：AG线方程：线方程：CG线方程：线方程：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系A极限点落在极限点落在AG线上时：线上时：疲劳失效疲劳失效B极限点落在极限点落在CG线上时：线上时：屈服失效屈服失效ssamaememaxmaxlimca+，+，=，=ssssssssB变化为变化为A一般形式一般形式4强度计算公式的一般形式及其变化强度计算公式的一般形式及其变化机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系一单向稳定变应力时的疲劳强度计算一单向稳定变应力时的疲劳强度计算（重点）（重点）（重点）（重点）3
16、-3 变应力下零件的疲劳强度计算机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系应力变化规律应力变化规律:有三种有三种1. r = c 如绝大多数转轴中的应力状态如绝大多数转轴中的应力状态 2. m= c 如振动着的受载弹簧中的应力状态如振动着的受载弹簧中的应力状态3. min= c 如紧螺栓联接中螺栓受轴向变载荷时如紧螺栓联接中螺栓受轴向变载荷时的应力状态的应力状态要进行疲劳强度计算，必须要进行疲劳强度计算，必须首先首先首先首先求出机械零件危险截面上的求出机械零件危险截面上的最大应力最大应力max和最小应力和最小应力min，并由此得出平均应力，并由此得出平均应力m和和应力幅应力幅a，然后在零件极
17、限应力线图上标出相应的，然后在零件极限应力线图上标出相应的工作点工作点工作点工作点MM（mm，a a ）。其次其次其次其次要找到工作点要找到工作点M点所对应的点所对应的极限应力点极限应力点极限应力点极限应力点MM（meme，aeae ）的位置。找极限应力点的位置。找极限应力点M必须先知道必须先知道应应应应力的变化规律力的变化规律力的变化规律力的变化规律。这是本小节的难点和重点，。这是本小节的难点和重点，机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1r=c时时C(s，0) A(0, -1)am D(o/2, o/2)G45oOAGMM1NN1机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系A作图作图
18、B计算公式及其推导计算公式及其推导分为两个区域：分为两个区域：1工作点落在工作点落在AGO区内时，极限应力点在区内时，极限应力点在AG线上，有可能发线上，有可能发生疲劳失效。生疲劳失效。2工作点落在工作点落在CGO区内时，极限应力点在区内时，极限应力点在CG线上，有可能发线上，有可能发生屈服失效。生屈服失效。以以O为顶点，过为顶点，过OM两点作射线交两点作射线交AG线或线或CG线于线于M点，点，M点即为极限应力点。点即为极限应力点。机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系(1)若若M 1落在落在AG线上线上 ：疲劳失效：疲劳失效(2)若若M1落在落在CG线上线上 ：屈服失效：屈服失效(后面
19、相同，不再多讲后面相同，不再多讲)机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系强度条件：强度条件：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系说明说明等效应力幅与应力的等效转化等效应力幅与应力的等效转化对于上式中的对于上式中的Ka+m：将其中的：将其中的看作是把平看作是把平均应力均应力m折算为等效的应力幅的折算系数，令折算为等效的应力幅的折算系数，令 adad=K=K a a+ mm，则可将，则可将ad看作是一个与原来作看作是一个与原来作用的不对称循环变应力等效的对称循环变应力，用的不对称循环变应力等效的对称循环变应力， adad 称称称称为为为为等效应力幅等效应力幅等效应力幅等效应力幅。并将
20、这种转化称为。并将这种转化称为应力的等效转化应力的等效转化应力的等效转化应力的等效转化（仅对于仅对于仅对于仅对于r=Cr=C的情况下适用的情况下适用的情况下适用的情况下适用）机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系讨论讨论：当：当r=C时，其强度计算公式变化情况时，其强度计算公式变化情况mC(s，0)A(0,-1)a D(o/2, o/2)G45oOAGMM1NN1HH机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系由图可知，当由图可知，当由图可知，当由图可知，当r=Cr=C时，其强度计算公式有以下的变化时，其强度计算公式有以下的变化时，其强度计算公式有以下的变化时，其强度计算公式有以下的变化
21、机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2m= c 时时m C(s，0) A(0, -1)a D(o/2, o/2)G45oOAGMNHM2N2机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系分为两个区域：分为两个区域：1工作点落在工作点落在AGHO区内时，极限应力点在区内时，极限应力点在AG线上，线上，有可能发生疲劳失效。有可能发生疲劳失效。2工作点落在工作点落在CGH区内时，极限应力点在区内时，极限应力点在CG线上，线上，有可能发生屈服失效。有可能发生屈服失效。A作图作图过工作点过工作点M作横轴的垂直线交作横轴的垂直线交AG线或线或CG线于线于M点，点，M点即为极限应力点。点即为极限应力点
22、。B计算公式及其推导计算公式及其推导机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系aememem2meae1,MMKAGsssssyssss=+=-求线线方程机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3min=c时时C(s，0) A(0, -1)am D(o/2, o/2)G45oOAGMNM345oN3IH机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系的直线作与横轴成过0amammin45),(Mcsssss=-=QA作图作图B计算公式及其推导计算公式及其推导分为三个区域：分为三个区域：1工作点落在工作点落在AHO区内时的在机械设计中情况极为区内时的在机械设计中情况极为罕见，不做考虑。罕见，不
23、做考虑。2工作点落在工作点落在HGIO区内时，极限应力点在区内时，极限应力点在AG线上，线上，有可能发生疲劳失效。有可能发生疲劳失效。3工作点落在工作点落在CGI区内时，极限应力点在区内时，极限应力点在CG线上，线上，有可能发生屈服失效。有可能发生屈服失效。机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系B掌握作图法：掌握作图法： 关键是找工作点关键是找工作点M和极限应力点和极限应力点MC应力变化规律难以确定时可按应力变化规律难以确定时可按r=c进行计算进行计算总结总结A记住定义性公式记住定义性公式机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系C(s，0)
24、 A(0, -1)am D(o/2, o/2)G45oOAGMM1NN1M2N2M345oN3三种应力变化规律的比较三种应力变化规律的比较机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系讨论讨论：当：当（104NN0）时如何作图？）时如何作图？在前面所讨论的问题中，仅对在前面所讨论的问题中，仅对NN0（无限（无限寿命时）的情况进行了研究，当寿命时）的情况进行了研究，当104NN0时（有限寿命时），就必须考虑寿命系数时（有限寿命时），就必须考虑寿命系数KN的影响，及用的影响，及用rN来代替上述计算公式中来代替上述计算公式中的的r（即以（即以1N代替代替1、以、以0N代替代替0），此时计算安全系数就会
25、增大。），此时计算安全系数就会增大。如下页图所示：如下页图所示：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系D（0/2，0/2）A（0，-1）mC（B，0）aGC（S，0）45450/20/20 e eA（0,-1Ne）D（0N/2，0Ne/2）0N/20Ne/2DA e eGGA（0，-1e），），D（0/2，0e/2）机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1）图中红线为考虑寿命系数）图中红线为考虑寿命系数KN时的时的极限应力曲线极限应力曲线极限应力曲线极限应力曲线。2）图中蓝线为无限寿命时的）图中蓝线为无限寿命时的极限应力曲线极限应力曲线极限应力曲线极限应力曲线 。3） KN既影响既
26、影响 a a，也影响，也影响m 。（。（K为综合影响系数，为综合影响系数，只影响只影响只影响只影响 aa，不影响不影响m。）。）说明说明机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二双向稳定变应力时的疲劳强度计算二双向稳定变应力时的疲劳强度计算条件条件：钢制零件钢制零件 和和同周期、同相位，且同周期、同相位，且r=-1=-1t机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系双向变应力时的极限应力线图双向变应力时的极限应力线图（与书上图不一致）（与书上图不一致）M(a,a)M(ae,ae)aaABOHI机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系强度的一般公式（安全系数表示法）强度的一般公式（安全系
27、数表示法）a 与与a满足的关系满足的关系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系三单向不稳定变应力时的疲劳强度的计算三单向不稳定变应力时的疲劳强度的计算变应力变应力稳定变应力稳定变应力不稳定变应力不稳定变应力规律性不稳定变应力（重点）规律性不稳定变应力（重点）非规律性不稳定变应力非规律性不稳定变应力机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1疲劳损伤累积假设（曼耐尔法则）疲劳损伤累积假设（曼耐尔法则）材料的材料的123lg-1N0N1N2N3n1n2n3ilgNNn1n2n3123先讨论先讨论对称循环
28、对称循环时的情况，时的情况，（不对称循环用等效应力（不对称循环用等效应力幅代入所推导的公式中进行计算）幅代入所推导的公式中进行计算） n ni i-应力实际作用次数应力实际作用次数 N Ni i-各应力所对应的材料发生疲劳破坏时的循环各应力所对应的材料发生疲劳破坏时的循环次数次数说明说明机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系疲劳损伤累计假疲劳损伤累计假设的理论表达式设的理论表达式结论结论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1先作用小应力再作用先作用小应力再作用 大应大应力，力， 寿命大于：小应力起寿命大于：小应力起了强化的作用。了强化的作用。2先作用大应力再作用小应先作用大应力再
29、作用小应力，力， 寿命小于：大应力引寿命小于：大应力引起了初始裂纹，裂纹在小应起了初始裂纹，裂纹在小应力下继续扩展。力下继续扩展。NN若若ir，则不计则不计提示提示讨论讨论：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系2不稳定变应力下的疲劳强度计算不稳定变应力下的疲劳强度计算根据前面所学的知识进行变化可得到以下的结论：根据前面所学的知识进行变化可得到以下的结论：（仅讨论（仅讨论对称循环对称循环时的情况）时的情况）不稳定变应力的极限条件为：不稳定变应力的极限条件为：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系令：不稳定变应力的计算应力为令：不稳定变应力的计算应力为:计算安全系数及强度条件为：计算
30、安全系数及强度条件为：对于不对称循环的不稳定变应力，可先求出对于不对称循环的不稳定变应力，可先求出各个等效的对称循环变应力各个等效的对称循环变应力ad1、ad2、后，再用上述公式计算。后，再用上述公式计算。注注意意机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系四提高零件疲劳强度的措施四提高零件疲劳强度的措施1增加增加-1（选择疲劳强度高的材料）（选择疲劳强度高的材料）2降低降低（减小应力集中现象、采用合理的热处理（减小应力集中现象、采用合理的热处理方法及强化工艺、消除初始裂纹的尺寸）方法及强化工艺、消除初始裂纹的尺寸）机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系B一接触应力一接触应力(只讨论只讨
31、论线接触线接触时的情况时的情况)（公式的解释见下页）（公式的解释见下页）3-4机械零件的接触强度由弹性力学知识由弹性力学知识可知：可知：动画演示动画演示机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系说明说明机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系二接触强度条件二接触强度条件(参见第二章参见第二章)A失效形式：表面疲劳点蚀，产生麻点、麻坑失效形式：表面疲劳点蚀，产生麻点、麻坑C强度条件：接触疲劳应力强度条件：接触疲劳应力H HB设计准则：强度准则设计准则：强度准则三接触应力的循环特性三接触应力的循环特性r：接触应力接触应力H在在0H之间变化，故之间变化，故其其循环特性循环特性r=0，为为脉动循
32、环变应力脉动循环变应力且且H1=H2机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系1.机械设计主要研究机械设计主要研究_的工作原理、结构和设计方法。的工作原理、结构和设计方法。a) 各类机械零部件各类机械零部件b)通用机械零部件通用机械零部件c)专用机械零部件专用机械零部件d)标准化机械零部件标准化机械零部件2.下列中有下列中有_是通用零件而不是专用零件。是通用零件而不是专用零件。a)汽车发动机的阀门弹簧汽车发动机的阀门弹簧b)起重机的抓斗起重机的抓斗c)汽轮机的轮叶汽轮机的轮叶d)车床变速箱中的齿轮车床变速箱中的齿轮e)纺织机的织梭纺织机的织梭f)飞机的螺旋浆飞机的螺旋浆g)柴油机的曲轴柴油机
33、的曲轴h)自行车的链条自行车的链条分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系3.下列零件的失效形式中，下列零件的失效形式中，_不属于强度问题。不属于强度问题。 a) 齿轮齿面的疲劳点蚀齿轮齿面的疲劳点蚀b) 蜗杆轴过大的弹性变形蜗杆轴过大的弹性变形 c)滚动轴承套圈压出的凹坑滚动轴承套圈压出的凹坑4.有一碳素钢制成的横梁，两端支承，中间受载，有一碳素钢制成的横梁，两端支承，中间受载， 为提高其刚度，可采取为提高其刚度，可采取_措施。措施。 a) 换用合金钢换用合金钢b) 增加剖面尺寸增加剖面尺寸c) 换换 B(或或 S)高的材料高的材料d) 降低跨距降低跨距5.计算载荷一般计
34、算载荷一般_名义载荷。名义载荷。 a) a) 大于大于 b) 等于等于 c) 小于小于分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系6.零件受如图所示应力时，对脆性材料应采用零件受如图所示应力时，对脆性材料应采用_为材为材 料的料的 lim。a) Bb) Sc) -17.同样形状及工作条件的零件，采用下列三种不同材料，同样形状及工作条件的零件，采用下列三种不同材料， 其有效应力集中系数其有效应力集中系数k 最大和最小为最大和最小为_。a) HT300b)45号钢号钢c)40CrNi钢钢8.零件的剖面形状一定，当剖面尺寸增加时，疲劳强度零件的剖面形状一定，当剖面尺寸增加时，疲劳强度
35、 为为_。a)增加增加b)减少减少c)不变不变分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系9.零件的形状、尺寸相同，磨削加工零件与精车相比，零件的形状、尺寸相同，磨削加工零件与精车相比， 其疲劳强度其疲劳强度_。a) 较高较高b)较低较低c)相同相同10.零件表面经淬火、喷丸、滚压处理后其疲劳强度零件表面经淬火、喷丸、滚压处理后其疲劳强度_。a) 增加增加b)降低降低c)不变不变11.材料材料40MnB钢，钢， B=750MPa， S=500MPa， -1=338MPa，零件的，零件的K =1.41，许用安全系数，许用安全系数 S=1.6，则零件的许用应力，则零件的许用应力 -
36、1e=_。a)149.8b)211c)239.7d)109(解解)分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系12.已知零件的已知零件的 r=180MPa，许用安全系数，许用安全系数S=1.8， K =1.56，则零件的许用应力，则零件的许用应力 re=_。13.某材料疲劳曲线寿命指数某材料疲劳曲线寿命指数m=9，对称循环应力，对称循环应力 1=400Mpa 作用于零件作用于零件n1=105次，所造成的次，所造成的 疲劳损伤相当于疲劳损伤相当于 2=_作用于零件作用于零件n2=104次次 后造成的疲劳损伤。后造成的疲劳损伤。(解解)(解解)分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系
37、机械工程学院机械设计系14.分析下列齿轮传动中轮分析下列齿轮传动中轮2的弯曲应力性质。的弯曲应力性质。a)轮轮1主动时主动时b)轮轮2主动时主动时 123( (解解解解) )分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系15.已知某材料的疲劳曲线，求当循环次数已知某材料的疲劳曲线，求当循环次数 分别为分别为N1=N0/2和和N2=2N0时的疲劳极限时的疲劳极限 -1N1和和 -1N2。-1N0N(解解)分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系16.某轴受最大应力某轴受最大应力 max=200MPa， S=400MPa， -1e=300MPa， e=0.10，试
38、：，试： 作极限应力线作极限应力线AGC； 若轴受的应力为静应力时，在图上标出工作点若轴受的应力为静应力时，在图上标出工作点A和和 极限位置极限位置M，并求，并求Sca； 若轴受的应力为脉动循环变应力时，若轴受的应力为脉动循环变应力时， 在图上标出工作点在图上标出工作点B和极限位置和极限位置N，并求，并求Sca； 若轴受的应力为对称循环变应力时，若轴受的应力为对称循环变应力时， 在图上标出工作点在图上标出工作点C和极限位置和极限位置Q，并求，并求Sca；(解解)分析讨论分析讨论机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系17.某零件的应力疲劳曲线如图所示，已知该零件已承受下列某零件的应力疲劳曲
39、线如图所示，已知该零件已承受下列 非稳定变应力非稳定变应力 1，104次，次， 2，105次，次， 3，106次，次， 4，106次，次， 试问：试问：该零件是否发生破坏？该零件是否发生破坏？ 如尚未破坏，还能承受应力如尚未破坏，还能承受应力 3多少次？多少次？(解解)分析讨论分析讨论105123lg-1N0=10710651064lgN10104 4机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系11解：13解：12314解：轮1主动时弯曲应力是对称循环变应力 轮2主动时弯曲应力是脉动循环变应力分析讨论题解分析讨论题解12解：机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系15解：当N1=N0/2时
40、当N2=2N0时(KN=1)ma0 100 200 300 400 500 600 700 800100200300400CQAMBN16解：分析讨论题解分析讨论题解机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系17解：该零件未发生破坏。1：n1=104 N1=105 2：n2=105 N2=106 3：n3=106 N3=5106 因4r 故4可不计 分析讨论题解分析讨论题解n3=(1-0.4)N3=0.65106=3106 次故还可作用3106次。 设3还可作用n3次才发生破坏 则 机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系分析讨论题解分析讨论题解105123lg-1N0=10710651064lgN10104 4机械工程学院机械设计系机械工程学院机械设计系本章结束本章结束谢谢 谢谢 大大 家家 ！谢谢谢谢大大家家 ！
