濮良贵《机械设计》(第10版)教材辅导书(机械零件的强度)【圣才出品】

第3章机械零件的强度
3.1 复习笔记【知识框架】
【通关提要】
本章主要介绍了材料的疲劳曲线和疲劳极限的计算以及零件的极限应力线图和疲劳强度的计算，简单介绍了零件的抗断裂强度、接触强度及可靠性的计算。

学习时需要理解并重点掌握疲劳曲线和极限应力线图中各点坐标及疲劳强度（疲劳极限）的计算。

此处容易出计算题。

考生还需把握变应力的循环特性、零件疲劳极限的影响因素、提高疲劳强度的措施等细节内容，多以选择题、填空题和简答题的形式出现，复习时需把握其具体内容，重点记忆。

【重点难点归纳】
一、材料的疲劳强度
1．材料的疲劳特性
（1）描述方法：①最大应力σmax；②应力循环次数N；③应力比（或循环特性）r （σmin/σmax）。

（2）测定方法：在材料的标准试件上加上一定应力比的等幅变应力（r＝－1的对称循环应力或是r＝0的脉动循环应力），通过试验，记录出在不同最大应力σmax对应的试件疲劳破坏所经历的应力循环次数N，把试验的结果用图表达出来，就得到材料的疲劳特性曲线。

2．σ-N疲劳曲线（见表3-1-1）
表3-1-1 σ-N疲劳曲线的含义
3．等寿命疲劳曲线
等寿命疲劳曲线描述的是在一定的应力循环次数N下，疲劳极限的应力幅值σa与平均应力σm的关系。

常用极限应力线图近似代替。

材料和零件的极限应力线图的含义及比较如表3-1-2所示。

表3-1-2 材料和零件的极限应力线图的含义及比较
二、机械零件的疲劳强度
1．影响机械零件疲劳极限的因素
由于机械零件在几何尺寸和形状、加工质量和表面强化工艺等方面与材料试件存在一定的差异，所以零件的疲劳极限小于材料试件的疲劳极限。

材料对称循环弯曲疲劳极限σ－1与零件对称循环弯曲疲劳极限σ－1e的比值，称为综合影响系数Kσ，即Kσ＝σ－1/σ－1e。

Kσ可用Kσ＝（kσ/εσ＋1/βσ－1）/βq计算。

其中，kσ为零件的有效应力集中系数（下标σ表示在正应力条件下，下同）；εσ为零件的尺寸及截面形状；βσ为零件的表面质量系数；
βq为零件的强化系数。

同样的，剪切疲劳极限的综合影响系数Kτ＝（kτ/ετ＋1/βτ－1）/βq。

2．单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
工作应力点M或N（见表中计算简图）的疲劳强度计算见表3-1-3。

表3-1-3 单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算
3．单向不稳定变应力时的疲劳强度计算
不稳定变应力可分为非规律性的和规律性的。

其中，规律性的不稳定变应力，根据疲劳损伤累积假说（常称为Miner法则）进行计算。

图3-1-1为不稳定变应力在σr-N曲线上的表示。