机械设计基础讲义_1489505539
2024年机械设计基础课件(全套课件300p)
机械制造工艺与装备的关系
工艺对装备的要求
不同的机械制造工艺对装备有不同的要求，如加工精度、生产效 率、自动化程度等。
装备对工艺的影响
先进的机械制造装备可以提高加工精度和生产效率，降低制造成本 ，提高产品质量和竞争力。
学习如何制定机械加工工艺规程，包 括工序的划分、基准的选择、加工余 量的确定等。
03
机械零件设计
连接零件设计
螺纹连接
介绍螺纹的形成、类型 和特点，以及螺纹连接
的预紧和防松方法。
键连接
阐述键连接的类型、特 点和应用，包括平键、 半圆键、楔键和切向键
等。
花键连接
讲解花键连接的工作原 理、类型和应用，以及 在轴和轮毂上的加工方
分类
机械设计可分为新型设计、继承设计和变型设计3类。
机械设计的发展历程
01
02
03
古代机械设计
主要依赖于工匠的经验和 技艺，缺乏科学理论的支 持。
近代机械设计
随着工业革命的兴起，机 械设计开始引入力学、数 学等科学理论，实现了从 传统到现代的转型。
现代机械设计
以计算机辅助设计（CAD ）为代表，实现了设计过 程的数字化、自动化和智 能化。
机械设计基础课件(全套课件 300p)
• 机械设计概述 • 机械设计基础知识 • 机械零件设计 • 机械系统设计 • 机械制造工艺与装备 • 现代设计方法在机械设计中的应用
01
机械设计概述
机械设计的定义与分类
定义
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传 递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将 其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
机械设计基础PPT完整全套教学课件
优化设计
在满足强度要求的前提下，通过改 进结构形状、减轻重量、降低应力 集中等措施，提高零件的承载能力 和使用寿命。
疲劳强度分析
针对承受交变载荷的零件，进行疲 劳强度分析和寿命预测，确保其在 长期使用过程中不发生疲劳破坏。
03
连接件与紧固件设计
螺纹连接件设计原理及选型
螺纹连接件基本概念
06
液压与气压传动系统设计基础
液压传动系统工作原理及组成
液压泵
将机械能转换为液压 能的装置，提供动力 源。
液压马达和液压缸
将液压能转换为机械 能的执行元件，实现 往复或旋转运动。
控制阀
控制液压系统中油液 的流动方向、压力和 流量，以满足执行元 件的动作要求。
辅助元件
包括油箱、滤油器、 冷却器、加热器等， 保证系统正常工作。
机械设计基础PPT完整全套教学 课件
• 机械设计概述 • 机械零件设计基础 • 连接件与紧固件设计 • 传动装置设计基础 • 轴系零部件设计基础 • 液压与气压传动系统设计基础 • 总结回顾与拓展延伸
01
机械设计概述
机械设计定义与分类
定义
机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方 式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润 滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以 作为制造依据的工作过程。
实际案例分析与讨论
典型机械产品的设计 案例解析
机械设计中的创新思 维和实践
实际工程问题的分析 和解决方案
行业前沿动态分享
机械设计领域的最新研究成果和趋势 智能制造、数字化和绿色制造等新技术在机械设计中的应用
机械设计面临的挑战和机遇
THANK YOU
机械设计基础全套课件完整版ppt教程
机械设计基础 (第四版)
机械设计基础 (第四版)
项目一
单缸四冲程内燃机的机构表达
任务一 分析单缸四冲程内燃机的组成
工程实例
单缸四冲程内燃机
工程实例
功用
进气阀9
将液体材料燃烧时产生的热能转 变成机械能的动力装置
组成
机架(气缸体)、活塞、连杆、曲 轴、小齿轮、大齿轮、凸轮轴、 推杆、进气阀、排气阀
构件的实际长度 构件的图样长度
任务实施
单缸四冲程内燃机
任务实施
1.设计要求与数据 单缸四冲程内燃机主体机 构。
2.设计内容
绘制单缸四冲程内燃机的运 动简图。
任务实施
3.设计步骤、结果及说明
任务实施
1.设计要求与数据 鄂式破碎机主体机构。 2.设计内容 绘制鄂式破碎机的运动简图。
任务实施
3.设计步骤、结果及说明
曲轴（单一零件）
连杆（多个零件的刚性组合）
夯实理论
零件按作用分类 通用零件 在各种机器中经常使用的零件。 专用零件 在一些特定类型的机器中使用的零件。
通用零件
专用零件
任务实施
1.设计要求与数据
2.设计内容
3.设计步骤、结果及说明
单缸四冲程内燃机组成
分析组成单缸四冲程内 燃机各机构的作用
单缸四冲程内燃机是将 燃气燃烧时的热能转化 为机械能的机器，包含 曲柄滑块机构、齿轮机 构和凸轮机构，各机构
培养技能
识读机构运动简图 （1）分析机械传动系统的组成，设备的动力源是如何传递到执行机构
任务目标
（1）掌握运动副、高副、低副的概念。 （2）掌握低副和高副，以及转动副和移动副的实例及表示方法。 （3）掌握用简单线条或符号表达机构的运动关系，绘制机械运动简图 的方法。
机械设计基础全套教案完整版讲义
授课方案0教案用纸No 1 授课内容导入新课1.分析机器的特征2.机构的组成3.平面机构的运动简图一、分析机器的特征1.机器和机构相同的特征（1）都是一种人为的实体构件的组合；（2）各实体构件之间具有确定的相对运动；2.机器和机构不同的特征（1）机器能实现能量转换或完成有用的机械功进行信息处理、影像处理。
（2）机构起着运动的传递和运动形式的转换作用。
3.机器的组成原动机部分+执行部分+传动部分+控制系统+辅助系统构件机构运动的最小单元。
零件机械制造中不可拆的最小单元。
一个构件可以只由一个零件组成，也可由多个零件组成。
零件按作用分为通用零件是各种机器中常使用的零件，如螺栓、齿轮、轴承、弹簧、皮带等；专用零件只在一些特定的机器中使用的零件，如曲轴、阀、活塞、叶片、飞轮等。
二、机构的组成（一）.运动副1.运动副的概念运动副是两构件之间直接接触并能产生一定相对运动的联接。
2.平面运动副的分类（按两构件接触性质不同）转动副低副（按两构件形成面与面接触的特点）分为分类移动副高副（按两构件形成点或线接触的特点）转动副移动副机器与机构的区别关键是机器有能量转换，做有用功，机构不作功。
信息处理、影像处理是光机电一体化机械设备。
相关的英文单词mechanism机构machine机器machinery机械link构件part零件a kinematic pair运动副lower pair低副简写为P Lturning pair转动副sliding pair移动副higher pair高副简写为P Hthe coupler 连杆the frame 机架a link connectedwith the frame连架杆skeleton diagrams 机构运动简图0教案用纸No 2 授课内容凸轮副齿轮副（二）构件的分类（按运动性质不同）机架只能有一个。
分类原动件一个或多个。
从动件多个。
三、平面机构的运动简图（一）机构运动简图的概念机构运动简图用规定的线条和符号表示构件和运动副，并按一定的比例确定运动副的相对位置及与运动有关的尺寸，表明机构的组成和各构件间运动关系的简单图形。
机械设计基础(第五版)讲义
ω1
α α
r”
ω"2
=>ω”2 <ω1 ω1 cosα
17-3 可移式刚性联轴器
2. 双万向铰链机构 安装要求： 安装要求： ①主动、从动、中间三轴共面； 主动、从动、中间三轴共面； ②主动轴、从动轴与中间件轴线间的夹角必须相等； 主动轴、从动轴与中间件轴线间的夹角必须相等； 中间轴两端的叉面应在同一平面内。 ③ 中间轴两端的叉面应在同一平面内。 α
17-2 固定式刚性联轴器
①套筒联轴器
17-2 固定式刚性联轴器
②凸缘联轴器
17-3 可移式刚性联轴器
两轴线的相对位移: 此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。 两轴线的相对位移: 由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因 轴向、径向、角度、综合。 轴向、径向、角度、综合。
----传递中小转矩、牙数为15~60 传递中小转矩、牙数为 传递中小转矩 ----传递较大转矩、牙数为3~15 传递较大转矩、牙数为 传递较大转矩
梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。 梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。 锯齿形只能单向工作。 锯齿形只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。 制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。 制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。
17-5 牙嵌离合器
结构组成：端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环 结构组成：端面带牙的固定套筒、活动套筒、 工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。 工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。
固定套筒 活动套筒 滑环
对中环
17-5 牙嵌离合器
牙型 三角形 梯 形 锯齿形
机械设计基础讲稿
绪论0.1 机器的组成及特征在人们的生产和生活中广泛使用着各种机器。
1. 机器：是人为的实物组合，它能完成一定的运动，用来实现能量转换，或者做各种有用的机械功。
例如：单缸内燃机（其基本结构如下图），它的作用是将热能转变成机械能。
颚式破碎机（其基本结构如下图），它用于压碎物料。
2. 机构：也是人为的实物组合，但它仅能传递或转换运动。
例如：齿轮机构—传递运动。
凸轮机构—转换运动（由回转运动转换为直线运动）。
注：人们常说的机械是机器和机构的总称。
3. 构件：由一个或几个零件组成的没有相对运动的刚性系统。
例如：曲轴——单一零件。
连杆——多个零件的刚性组合体。
注：构件是机械中运动的单元体。
4. 零件：是组成机器的最基本的单元。
零件通常分为两类：(1) 通用零件：例如：齿轮、链轮、带轮、蜗杆、轴、螺栓、键、花键、销、弹簧、机架、箱体等。
(2) 专用零件：例如：叶片、曲轴、枪栓等。
注：零件是机械中制造的单元体，而且是不可能再拆分的。
另外，所谓的部件：是指若干个零件的装配体。
0.2 本课程的内容、性质和任务1. 内容阐述常用机构的工作原理、运动特性及设计方法。
阐述常用零部件的工作原理、结构特点及设计方法。
介绍机械系统的设计思路和设计方法。
2. 性质本课程是一门技术基础课。
旨在培养工程技术人员从事机械设计所需的基本知识、理论和技能，使之具备分析、设计、运行和维护机械设备和机械零件的能力，为今后解决生产实际问题及学习有关新的科学技术打下基础。
本课程综合运用数学、力学、制图、金属材料及热处理、互换性与技术测量、算法语言等课程的知识，去解决常用机构和通用零部件的设计问题。
涉及的知识面广，实践性强，侧重于工程实际。
3. 任务使学生了解常用机构及通用零、部件的工作原理、类型、特点及应用等基本知识。
使学生掌握常用机构的基本理论及设计方法，掌握通用零、部件的失效形式、设计准则与设计方法。
使学生具备机械设计实验技能和设计简单机械及传动装置的基本技能。
机械设计基础培训讲义(ppt 20页)
若从运动的观点来讲，机器和机构并无差别， 故工程上统称为“机械”
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飞机起落架和叉速器
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三、零件和构件
零件是组成机器的最小单元，也是机器的制 造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成 的。
各种机器经常用到的零件称为通用零件。 如螺钉、轴、轴承、齿轮等。
特定的机器中用到的零件称为专用零件。 如活塞、曲轴、叶片等。
构件是机器的运动单元，一般由若干个零 件刚性联接而成，也可以是单一的零件。
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若从运动的角度来讲，可以认为机器 是由若干个构件组装而成的。这些自由 分散的零件，一旦按照一定的方式和规 则组合到一部机器中，它们就成为机器 上不可或缺的一部分，发挥着各自的作 用。特别是一些关键零部件，决定着整 个机器的性能。
14容
《机械设计基础》是机械类各专业的一门综 合性的技术基础课。它以一般机械中的常用机构 和通用零件为研究对象，分析它们的工作原理、 运动特性、结构形式，以及设计和计算方法。
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（2）本课程的任务：
熟悉常用机构的组成、运动特点，并初步具有选用、分 析常用机构的能力。
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以轿车为例
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五、 本课程在工程技术中
的地位和作用
该课程研究机械设计中的共性问题，是机械 设计工程的技术基础，应用广泛。
机械设计的程序，实际上是对《机械设计基 础》所研究内容的系统应用过程。
工程上进行机械设计时，首先，将构件按照 机械的工作原理要求组成机构；其次，分析各构 件的运动情况及构件在外力作用下的平衡问题； 第三，分析构件在外力作用下的承载能力问题， 合理地选择材料、热处理，确定构件（零件）的 形状、具体结构、几何尺寸、制造工艺；最后， 绘制零件工作图，待加工。
机械设计基础课件
机械设计基础课件机械设计基础课件1：钻头的柄部有何作用?答：夹持和传递钻孔时所需的扭矩和轴向力。
2：锥柄钻头中的扁尾有何作用?答：用来增加传递的扭矩，避免钻头在主轴孔或钻套中打出。
3：钻头中的导向部分起何作用?答：它在切削过程中能保持钻头正直的钻削方向。
同时具有修光孔壁的作用并且还是切削部分的后备部分。
4：在孔即将钻穿时会出现哪些不良现象?答：当钻头刚钻穿工件时轴向阻力突然减小，由于钻床进给机械的间隙和弹性变形的突然恢复，将使钻头以很大进给量自动切入，以致造成钻头折断或钻孔质量降低。
5：钻孔时切削液有何作用?答：减少摩擦、降低钻头阻力和切削温度，提高钻头的切削能力和孔壁的表面质量。
6：什么叫切削用量?答：就是切削速度进给量和切削深度的总称。
7：什么叫磨削?答：就是用砂轮对工件表面进行加工的方法。
8：什么叫展开?答：将金属结构的表面或局部按它的实际形状大小依次摊开在一个平面上的过程叫展开。
9：划展开图的方法有几种?答：有平行线法、三角形法、放射线法。
10：平行线法的展开条件是什么?答：是构件表面的素线相互平行,且在投影面上反映实长.11：板厚处理包括哪些内容?答：确定弯曲件的中性层和消除板厚干涉。
2：板厚中性层位置的改变与哪些因素有关?答：与板材弯曲半径和板料厚度有关。
3：相贯件板厚处理的一般原则是什么?答：展开长度以构件中性层尺寸为准，展开图中曲线高度以构件接触处的高度为准。
14：放样的主要内容是什么?答：板厚处理、展开作图和根据已做出的构件展开图制作号料样板。
15铆工常用的剪切设备有哪些?答：有龙门剪板机、斜口剪板机、圆盘剪板机、冲型剪板机联合冲剪机。
16：卷板机按轴辊数目及布置形式可分为哪几种?答：分为对称式三辊、不对称式三辊、四辊三种。
17：冲裁模按结构可分为哪些?答：分为简单模、带导柱模、复合模。
18：复合冲裁模的结构特点是什么?具有一个既起落料凸模作用，又起冲孔凹模作用的凸凹模。
19：什么叫冲裁力?答：指在冲裁时材料对模具的最大抵抗力。
机械设计基础老师讲课课件
有色金属：黑色金属以外的金属。 ②有色金属：黑色金属以外的金属。 a) 铝合金 铝合金——重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化 重量轻、 重量轻 导热导电性较好、塑性好、 性好，高强度铝合金强度可与碳素钢相近。 性好，高强度铝合金强度可与碳素钢相近。 航空、汽车） （航空、汽车）
σmin γ= σmax
σ
σ t
σ 0 t 脉动循环： 脉动循环：r=0 σm =σa=σmax/2 σmin =0
t
0
对称循环变应力 r = -1 σm = 0 静应力r 静应力r = 1 σmax=σmin=σm σa=0 σa= σmax=-σmin
σm =
σa =
σmax +σmin
2
σ 0 t
设计计算法
校核计算法
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§9-2 机械零件的强度
一、基本概念 名义载荷： 名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在 零件上的载荷。 零件上的载荷。 载荷系数：实际计算载荷与名义载荷的比值。 载荷系数：实际计算载荷与名义载荷的比值。 它考虑的是机械工作时， 它考虑的是机械工作时，零件受到的各种 附加载荷。 附加载荷。 计算载荷：载荷系数与名义载荷的乘积。 计算载荷：载荷系数与名义载荷的乘积。 名义应力:当载荷为名义载荷时计算出的应力。 名义应力:当载荷为名义载荷时计算出的应力。 计算应力：按计算载荷求得的应力。 计算应力：按计算载荷求得的应力。
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§9–4 机械零件的耐磨性
磨损：磨擦表面物质不断损失的现象。 磨损：磨擦表面物质不断损失的现象。 耐磨性：零件抵抗磨损的能力。 耐磨性：零件抵抗磨损的能力。
在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值时， 在预定使用期限内，零件的磨损量不超过允许值时， 认为是正常磨损。出现剧烈磨损时． 认为是正常磨损。出现剧烈磨损时．运动副的间隙增 机械精度丧失，效率下降；振动、 大，机械精度丧失，效率下降；振动、冲击和噪声增 应立即停车检修、换零件。 大；应立即停车检修、换零件。 据统计，约有80%的损坏零件是因磨损而报废的。 的损坏零件是因磨损而报废的。 据统计，约有 的损坏零件是因磨损而报废的 机械磨损的主要类型： 机械磨损的主要类型： 磨粒磨损 硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸蜂，在摩擦过程 硬质颗粒或摩擦表面上硬的凸蜂，
2024版机械设计基础全套PPT电子课件教案完整版
摩擦轮传动与液压传动
06
CHAPTER
轴系零部件设计
轴的结构设计
确定轴的合理外形和全部结构尺寸。
轴的设计计算
包括强度计算和刚度计算。
轴的校核
对设计完成的轴进行强度和刚度校核，以确保其满足使用要求。
轴的设计计算与校核
Hale Waihona Puke 轴承的类型选择与校核轴承类型选择
根据使用条件、载荷大小、转速高低等因素选择合适的轴承类型。
制动器的选用与设计
07
CHAPTER
机械设计实践与应用
明确设计任务，分析产品功能、性能、使用环境等要求。
确定设计需求与目标
了解同类产品优缺点，收集相关标准、规范、专利等资料。
市场调研与资料收集
提出多种设计方案，进行技术经济分析，选择最优方案。
方案设计与比较
机械设计的基本流程与方法
详细设计
完成零部件设计、装配图设计、公差配合设计、材料选择等。
设计应确保机器或设备在使用过程中的安全性，防止对人员和环境造成危害。
从传统的经验设计、类比设计到现代的优化设计、创新设计，机械设计经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。
未来机械设计将更加注重创新、智能化、绿色化和人性化等方面的发展，同时还将涉及到更多的新材料、新工艺和新技术等领域。
机械设计的发展历程与趋势
创新思维的内涵与特点
探讨如何培养创新思维，如观察分析、联想类比、逆向思维等方法。
创新思维的培养与激发
介绍TRIZ理论、头脑风暴法、六顶思考帽等创新方法在机械设计中的应用实例。
创新方法在机械设计中的应用
分析具有创新性的机械设计案例，如新型机构设计、轻量化设计、绿色设计等，探讨其创新点及实现方法。
(整理)机械设计基础知识概述(全)
机械设计基础知识概述第一章金属材料的有关问题（一）金属材料的机械性能金属零件受一定外力作用时，对金属材料有一定的破坏作用。
因此要求金属材料具有抵抗外力的作用而不被破坏的性能，这种性能称为机械性能。
金属材料的机械性能主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。
它们的具体数值是在专门的试验机上测定出来的。
1、金属材料的变形和应力金属材料受外力作用时引起的形状改变称为变形。
变形分为弹性变形（当外力取消后，变形消失并恢复到原来形状）和塑性变形（当外力除去后，不能恢复到原来形状，保留一部分残余形变）。
当金属材料受外力作用时，其内部还将产生一个与外力相对抗的内力，它的大小与外力相等，方向相反。
单位截面上的内力称为应力。
在拉伸和压缩时应力用符号σ表示。
σ=P/F式中：σ—应力，MPa;P —拉伸外力，N；F —试样的横截面积，mm2。
2、强度强度是金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。
强度可通过拉力试验来测定。
将图（a）所示标准样安装在拉力试验机上，对其施加一个平稳而无冲击逐渐递增的轴向拉力，随着拉力的增加试样产生形变如图（B）直到断裂如图（C）。
以试样的受拉力P为纵坐标，伸长值⊿L为横坐标，给制出拉伸曲线。
OE段：负荷与伸长成线性关系，是材料的弹性变形阶段。
金属材料由弹性变形过渡到塑性变形时的应力称为弹性极限，用σe表示。
σe=P e/F o—弹性极限，MPa；式中：σe—材料开始塑性变形时的负荷，N；Pe—试样原横截面积，㎜ 2 。
Fo当负荷超过E点，试样开始产生塑性变形，这一段曲线几乎呈水平，表明试样在拉伸过程中，负荷不增加甚至有降低，试样继续塑性形变，材料丧失了抵抗变形的能表示。
力。
这种现象称为屈服。
产生现象时的应力称为屈服点，用σsσs=P s/F o—屈服点，Mpa ；式中：σs—材料产生明显形变时的负荷，N；Ps—试样原横截面积，㎜ 2 。
Fo负荷超过S 点后，形变量随负荷增加而急剧增加，当过B 点，形变部位出现缩颈现象，试样已不能抵抗外力作用，在K 点发生断裂。
机械设计基础(第五版)讲义
油
初始疲劳裂纹 金属剥落出现小坑 裂纹的扩展与断裂
9.3 机械零件的接触强度
[σ ] =σ lim 9.2 机械零件的强度
一、应力的种类
静应力: 静应力: σ = 常数 变应力: 变应力: σ 随时间变化 变应力的循环特性: 变应力的循环特性:
静应力是变应力的特例
平均应力: 平均应力: 应 力 幅:
σm =
σ max + σ min
σa =
σ
σ max − σ min
2
而[σ H ] =
σ H lim
SH
9.4 机械零件的耐磨性
运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象。 磨 损 — 运动副中，摩擦表面物质不断损失的现象。 磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。 磨损会逐渐改变零件尺寸和摩擦表面形状。 零件抗磨损的能力。 耐磨性 — 零件抗磨损的能力。 振动↑、冲击 、噪音 振动 、冲击↑、噪音↑ 间隙↑、精度↓、 效率↓、 间隙 磨损↑ 磨损 →间隙 、 精度 、 效率 、 据统计，约有80%的损坏零件是因磨损而报废的。 的损坏零件是因磨损而报废的。 据统计，约有 的损坏零件是因磨损而报废的 磨损的主要类型 ： 1) 磨粒磨损
σ-1N
N
σ-1
N0 N
表示材料在对称循环应力下的弯曲疲劳极限 对称循环应力下的弯曲疲劳极限。 用σ-1表示材料在对称循环应力下的弯曲疲劳极限。
有近似公式： 当N<N0 时，有近似公式： 对应于N 的弯曲疲劳极限： 对应于 的弯曲疲劳极限：