2-5 机械零件的强度[共5页]

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机械零件的疲劳强度计算分析

max m a min m a m a r max min max min max
2 min 2
max m a m a min max min m 2 min a max 2 min r max
2、刚度刚度是零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。如果零件的刚度不足，产生的弹性变形过大，会影响机器的正常工作（如果机床主轴刚度不足，会影响零件的加工精度）。设计计算时，必须使零件在载荷作用下产生的最大弹性变形量不超过许用变形量：
[ ] [ ] [ ]
式中：
第三章机械零件的疲劳强度计算
1、主要学习内容：变应力的基本类型和材料的高周疲劳；机械零件的疲劳强度计算；机械零件疲劳强度计算的机构系数；
2、学习目标：
掌握变应力的基本类型；掌握材料疲劳曲线；
掌握单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算；
掌握双向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算；了解单向不稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算；
[ ] [ ] S lim [S ] lim [S ]
式中 [S ] 、分别为正应力和切应力的许用安全系 [S ] 数； lim、 lim分别为极限正应力和极限切应力。
lim [S ] S lim [S ]
1、强度：机械零件的强度可以分为体积强度和表面强度两种。（1）体积强度：零件的体积强度不足，会产生断裂或过大的塑性变形，体积强度就是抵抗这两种失效的能力。设计计算时必须使零件危险截面上的最大应力、不超过材料的许、 [ ] ，或使危险截面上的安全系数 S 、S 不小于零件的许用安用应力[ ] [S ] 。全系数 [S ] 、

机械零件的强度答案

A 2.97
B 1.74
C 1.90
D 1.45
3—9 对于循环基数 N0=107 的金属材料,下列公式中, A 是正确的。
A σrmN=C
B σNm=C
C 寿命系数 k N m N / N 0
D 寿命系数 kN<1.0
3—10 已知某转轴在弯-扭复合应力状态下工作，其弯曲与扭转作用下的计算安全系数分别为
A 相等
B 不相等
C 是否相等与材料和几何尺寸有关
D 材料软的接触应力值大
3—13 两等宽的圆柱体接触，其直径 d1=2d2，弹性模量 E1=2E2，则其接触应力为 A 。
A σH1=σH2
B σH1=2σH2
C σH1=4σH2
D σH1=8σH2
3—14 在图中示出圆柱形表面接触的情况下，各零件间的材料、宽度均相同，受力均为正压力 F，则 A 的接触应力最大。
A甲
B乙
C丙
பைடு நூலகம்
D丁
3—6 某钢制零件材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=300MPa，若疲劳曲线指数 m=9，应力循环基
数 N0=107，当该零件工作的实际应力循环次数 N=105 时，则按有限寿命计算，对应于 N 的疲劳极
限σ-1N 为
C
MPa。
A 300
B 420
C 500.4
D 430.5
3—7 某结构尺寸相同的零件,当采用 C 材料制造时,其有效应力集中系数最大。
同作用时的计算安全系数 Sca。
解：M:
b

M Wb
300000 0.1 403
46.875MPa min
r 1 a 46.875

第三章机械零件的强度

o
每点纵坐标值（应力幅值）
σS
按同一比例缩小（除以一
个大于 1 的系数 K )
A→ A D → D
A( 0 , 1 )
A( o, 1 ) D( 0 , 0 )
K
22
45° C m
D( 0 , 0 )
2 2K
根据A、D 两点的坐标：
A( o, 1 ) D( 0 , 0 )
a
max
max
min
t min
min max a
r=－1 （对称）
3.2.2 材料疲劳的类别 ★依作用在零件上的变应力循环次数的不同，零件材料的疲劳分为两种。
低周疲劳（应变疲劳）循环次数低于103次或104次；高周疲劳循环次数高于 104次。
R N 1 F N0
t
或
R

(t)dt
e 0
★浴盆曲线 —描述机械产品典型的失效率λ（t）与时间 t 的关系的曲线。
dN
(t )
(t) dt
N
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
第Ⅰ阶段：早期失效阶段；
第Ⅱ阶段：正常使用阶段；
第Ⅲ阶段：损坏阶段。
0
t
图1.1 失效率曲线
3.2 机械零件的强度计算
静载荷不随时间变化或变化缓慢的载荷变载荷随时间变化的载荷
名义载荷—根据额定功率用力学公式计算出的
按照计算要求分
载荷。
计算载荷—考虑各种因素综合影响计算的载荷。
2．应力分类
静应力— 不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力；
变应力—随时间变化的应力称为变应力。

Ⅰ

F

机械零件设计概论PPT21页

§6-2 机械零件的强度
•计算准则 :
， lim
S
， lim
S
•载荷：作用在零件上的外力或外力矩。
•载荷的类型：动静载载荷荷
名义载荷：在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。载荷系数
计算载荷：计算载荷=K×名义载荷
不随时间变化的应力。
静应力
对称循环
1.应
－－曲率半径；
－－材料的泊松比；
E－－材料的弹性模量。
机械零件的接触强度
1. 失效形式：疲劳点蚀 2. 接触应力的计算
H
11
Fn
1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
3. 接触疲劳强度的判定条件 HH，HS H H lim
式中 Hl： i m实验测得疲的劳材极料限的；接
对于钢，H 经 li m2.验 7H 6公 B 7S式 0M： Pa
§6-3 机械零件的接触强度
1. 失效形式：疲劳点蚀
2. 接触应力的计算
由弹性力学知，当两个轴
线平行的圆柱体相互接触并受
压时，其接触面积为一狭长矩
形，最大接触应力发生在接触
区中线上，其值为:
H
11
Fn
1 2
b 1 12 1 22
E1
E2
式中：
－－
H
最大接触应力；
b－－接触长度；
Fn－－作用在圆柱体上载的荷；
期
性
变应非力对脉动
成循
性环
循
环
非周期性变应力
平均应力
m
max
min 2
应力幅
a

机械零件计算的管理分析准则设计.pptx

机械零件整体断裂中，80%属于疲劳断裂
2．表面破坏
表面磨粒磨损、胶合、疲劳点蚀、腐蚀磨损、表面压溃、表面塑性流动等
3．变形量过大
弹性变形塑性变形
4．破坏正常工作条件引起的失效
有些零件只有在一定的工作条件下才能正常地工作。如带传动和摩擦轮传动，高速转动的零件
▪ 同一种零件发生失效的形式可能有数种
齿轮的失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损、齿面或齿体塑性变形、齿轮其他部分的破坏 ▪ 主要失效形式将由零件的材料、具体的结构及工作条件等决定
▪ 工作能力
零件不发生失效时的安全工作的限度 ▪ 同一种零件可能有数种不同的失效形式，显然，起决定作用的将是承载
能力中的较小值
二、机械零件的计算准则
▪ 计算准则——用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据
▪ 常用的计算准则有：
1．强度准则
强度是零件在载荷作用下抵抗整体断裂、表面接触疲劳及塑性变形的能力
2．刚度准则
[ ]
[
]
刚度是指零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力
y [y]
3．寿命准则
影响零件寿命的主要失效形式：腐蚀、磨损、疲劳
腐蚀寿命、磨损寿命没有提出实用有效的或通行的定量计算的方法
▪ 第Ⅱ段：正常使用阶段失效的发生是随机性的，失效率则表现为一常数
▪ 第Ⅲ段：损坏阶段由于长时间的使用而使零件发生磨损、疲劳等原因，使失效率急剧增加
第二节静应力下机械零件的强度计算
一、载荷及应力的分类
1．载荷的分类
▪ 静载荷
大小和方向不随时间变化或变化缓慢的载荷
▪ 变载荷
随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷
•平均应力：
m

机械设计基础(下)第二章

第6 页
2008 年4 月12 日
2、稳定循环变应力的基本参数和种类
a) 基本参数:
最大应力: ? max ? ? m ? ? a
最小应力: ? min ? ? m ? ? a
平均应力:
?
m
?
?
max
??
2
min
应力幅: ? a 应力循环特性 :
??
?
? ? max
min
? ?2min ? max
第3 页
2008 年4 月12 日
§2-1 载荷与应力的分类
一、载荷的分类
静载荷: 如锅炉的压力、匀速转动的离心力、自重等。
稳定循环变载荷：
循环变载荷如往复式动力机械的曲轴。
变载荷：随机变载荷
不稳定循环变载荷：如汽车、农业机械等。
载荷
名义载荷 P 计算载荷 Pca 载荷系数 K
第4 页
Pca ? KP
a ?
a ?
O t
O t
3、名义应力和计算应力
名义应力——由名义载荷产生的应力 ? (? )
计算应力——由计算载荷产生的应力 ? ca (?ca )
第12 页
2008 年4 月12 日
§ 2-2 静应力时机械零件的强度计算
一、单向应力下的塑性零件（失效形式：塑性变形）
强度条件：
或：
? ?? s? ?
sca ?
?s
? [ s]
?
2
?
?
(
s
)2? 2
?s
或：sca ?
s? s? ? [ s] s?2 ? s?2
三、脆性材料与低塑性材料（失效形式：断裂）
脆性材料极限应力： ? B—— 强度极限

第2章机械零件的工作能力和计算准则

表面挤压强度与表面磨损强度
表面挤压强度设计准则：
P [ P ]
F P [ P ] A
表面磨损强度设计准则：
p [ p] pv [ pv ] v [v ]
第2章机械零件的工作能力和计算准则
§2-5 机械零件的刚度
刚度:零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力。
§2-7 机械零件的振动稳定性
振动：零件发生周期弹性变形的现象称为振动。零件受周期性变化的作用力作用，会出现共振现象（失稳）。设计准则：零件的自振频率与外力作用频率不相接近。
第2章机械零件的工作能力和计算准则
§2-8 机械零件的可靠性
一.可靠性概念
可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，正常工作的能力。
温度对材料膨胀和收缩的影响
第2章机械零件的工作能力和计算准则
§2-6 温度对机械零件工作能力的影响
温度对蠕变的影响：蠕变：在一定工作温度和应力作用下，零件塑性变形缓慢而连续增长的现象。温度对松弛的影响松弛：在预紧情况下工作的零件，虽然总变形不变，但在高温影响下，其弹性变形会随时间逐渐转化为塑性变形，引起应力降低的现象称为松弛。第2章机械零件的工作能力和计算准则
工作表面失效（磨损、点蚀、胶合、塑性流动、压溃和腐蚀等）
§2-1 机械零件的失效形式及设计准则
三、设计准则机械零件设计时，保证零件能正常工作而不产生失效所必须遵循的条件。如：强度条件、刚度（稳定性）条件、耐磨性条件等均是机械零件的设计准则。四、机械零件设计计算的类型设计计算校核计算
弹性范围内
Fl Ek E p y EA
F y ' F y'
冲击系数
2h F' ( 1 1 )F K1F y

机械零件疲劳强度计算

2）疲劳断裂的断面明显分成两个区，即表面光滑的疲劳发展区和表面粗糙的脆性断裂区。 3）不论塑性材料还是脆性材料制成的零件，疲劳断裂均为脆性突然断裂。
4）疲劳极限比同材料的屈服点低，疲劳极限的大小和应力循环次数及循环特性有关。
三、材料疲劳曲线（对称循环变应力的—N曲线）疲劳曲线的定义：表示应力循环次数N与疲劳极限的关系曲线。
4、振动稳定性
如果机器中某一零件的固有频率 f和周期性强迫振动频率 fp相等或成
整数倍时，零件振幅就会急剧增大而产生共振，使零件工作性能失常，还可能引起破坏。所谓振动稳定性，就是设计时避免使零件的固有频率
和强迫振动频率相等或成整数倍。
强度、刚度、耐磨性及振动稳定性是衡量机械零件工作能力的准则，
设计计算时并不是每一种零件均需按这些准则逐项计算，而是根据零件
R=－1对称循环
R=＋1静应力
二、材料疲劳的两种类别
根据作用在机械零件上的变应力循环次数的不同，把材料的疲劳分为两类：当变应力循环次数大约在104左右时，材料的疲劳现象称为低周疲劳，亦称应变疲劳。例如：飞机起落架、炮筒、导弹壳体等。大部分通用零件和专用零件在工作时所承受的变应力循环次数大于104，此时材料的疲劳称为高周疲劳。本章只讨论高周疲劳问题。
、 [ ] ——分别为零件的变形量和许用变形量；
、 [ ] ——分别为零件的转角和许用转角；
、 [ ] ——相对运动的两零件表面抵抗磨损的能力。零件过度磨损会使形状尺寸改变，配合间隙增大，精度降低，产生冲击振动，从而失效。设计时应使零件在预期使用寿命内的磨损量不超过允许范围。一般通过限制工作面的单位压力和相对滑动速度；选择合适的材料组合及热处理方法；良好地润滑以及提高表面硬度和表面质量等均能提高耐磨性。对于传动效率低、发热量大的运动副（如蜗杆传动副），如果散热不良，将使零件温升过高，致使两零件局部熔融引起胶合，因此还应进行散热计算，使其正常工作时的温度不超过允许限度。

机械设计作业集解答

机械设计作业集解答错误！未定义书签。

第一章绪论分析与思考题1-1 机器的基本组成要素是什么?1-2 什么是零件?什么是构件?什么是部件?试各举三个实例。

1-3 什么是通用零件?什么是专用零件?试各举三个实例。

1-4 机械设计课程研究的内容是什么?第二章机械设计总2论分析与思考题2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成?各部分的作用是什么?2-2 设计机器时应满足哪些基本要求?设计机械零件时应满足哪些基本要求?2-3 机械零件主要有哪些失效形式?常用的计算准则主要有哪些?2-4 什么是零件的强度要求?强度条件是如何表示的?如何提高零件的强度?2-5 什么是零件的刚度要求?刚度条件是如何表示的?提高零件刚度的措施有哪些?2-6 零件在什么情况下会发生共振?如何改变零件的固有频率?2-7 什么是可靠性设计?它与常规设计有何不同?零件可靠度的定义是什么?2-8 机械零件设计中选择材料的原则是什么?2-9 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HTl50，ZG230-450，65Mn，45，Q235，40Cr，20CrMnTi，ZCuSnl0Pb5。

2-10 机械的现代设计方法与传统设计方法有哪些主要区别?第三章机械零件的强度一、选择与填空题3-1 零件表面的强化处理方法有_________________、___________________、_________________等。

3-2 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之____________。

(1)增高(2)不变(3)降低3-3 机械零件受载时，在_____________________处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而___________________。

3-4在载荷和几何形状相同的情况下，钢制零件间的接触应力_____________铸铁零件间的接触应力。

3-5 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值__________。

机械设计总论-机械设计第八版西北工业大学机械原理及机械零件教研室_OK

矩变为大转矩等。机器的传动部分大多数采用机械传动系统，有时也采用液压或电力传动系统。机械传动系统是绝大多数机器不可缺少的重要组成部分。 9
机器实例
10
机器实例
11
机器实例
12
§2-1 机器的组成
润滑、显示、照明等辅助系统
原动机
传动部分
执行部分
控制系统
13
§2 -2 设计机器的一般程序
23
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（二）结构工艺性要求零件具有良好的结构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方便而经济地生产出来，并便于装配。所以零螺纹的件断裂.的swf 结构工艺性应从毛坯制造、机械加工过程及装配等几个生产环节加以综合考虑。工艺性还和批量大小及具体的生产条件相关。为了改善
味着加工及装配费用低，所以工艺性对经济性有着直接的影响。
采用廉价而供应充足的材料以代替贵重材料；对于大型零件采
用组合结构以代替整体结构，都可以在降低材料费用方面起到积极
的作用。
另外，尽可能采用标准化的零、部件，就可在经济性方面取得
很大的效益。
26
§2-5 机械零件应满足的基本要求
（五）质量小的要求
第二章机械设计总论
§2-1 机器的组成
润滑、显示、照明等辅助系统
原动机
传动部分
执行部分
控制系统
1
2
1、原动机
机器的组成
是驱动整个机器以完成预定功能的动力源。它把其它形式的能量转换为机械能。原动机的动力输出绝大多数呈旋转运动的状态，输出一定的转矩。
原动机经历了如下发展过程：人力、畜力——水力机、风力机——蒸汽机、内燃机、汽轮机、电动机
轮齿根部的折断.swf

机械设计考研练习题-机械零件的强度

机械零件的强度力求 S ca >[S]。

选择题A. 材料的抗拉强度B. 材料的屈服极限两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值名词解释(1)静应力：静应力：大小和方向不随转移而产生变化或变化较缓慢的应力，其作用下零件可能产生静断裂或过大的塑性变形，即应按静强度进行计算。

(2)变应力：大小和方向均可能随时间转移产生变化者，它可以是由变载荷引起的，也可能因静载荷产生(如电动机重量给梁带来的弯曲应力)变应力作用的零件主要发生疲劳失效。

工作应力: 用计算载荷按材料力学基本公式求得作用在零件剖面上的内力等。

计算应力: 根据零件危险断面的复杂应力状态，按适当的强度理论确定的，有相当破坏作用的应力。

极限应力: 根据材料性质及应力种类用试件试验得到的机械性能失效时应力极限值，常分为用光滑试件进行试验得到的材料极限应力及用零件试验得到的零件的极限应力。

许用应力：设计零件时，按相应强度准则、计算应力允许达到的最大值[b] ^W im /[S] >b ca 。

计算安全系数：零件 (材料)的极限应力与计算应力的比值S ea =b iim /CT ea ，以衡量安全程度。

(8)安全系数许用值：根据零件重要程度及计算方法精确度给出设计零件安全程度的许用范围[S]，(1) 零件受对称循环应力时, 对于塑性材料应取C ___ 作为材料的极限。

C.材料的疲劳极限 D.屈服极限除以安全系数。

零件的截面形状一定时, 当截面尺寸增大，其疲劳极限将随之 A.增高B.不变C.降低在载荷几何形状相同的条件下，钢制零件间的接触应力 C_铸铁零件间的接触应力。

A.小于B.等于C.大于A.相等B.不相等C.是否相等与材料和几何尺寸有关图3-3⑸ 在图3-1所示某试件的CT rn -b a ，极限应力简图中，如工作应力点 M 所在的ON 线与横轴间夹角9 =45。

，则该试件受的是A.不变号的不对称循环变应力 C. 脉动循环变应力D. 对称循环变应力(8)发动机连杆横截面上的应力变化规律如图 A. 0.243-2所示，则该变应力的循环特性 r 为 C 。

零件的疲劳强度

第4页
γN低，
N0称循环基数， N0时的疲劳极限σ γN用σ γ表示，由于N≥N0时即无限寿命时，包括B点，极限应力为常数，因此N0时的极限应力σ γ就是无限寿命时的σ γ
第5页
当 γ 上给的 σ -1 当 γ = 0 时，该极限应力就是书上、手册上给的 σ0 这段叫无限寿命区，相
第8页
注：当同一剖面上同时有几个应力集中源时，应采用其中最大的疲劳缺口系数进行计算。
二、尺寸的影响
零件的尺寸越大，在各种冷、热加工中出现缺陷，产生微观裂纹等疲劳源的可能性（机会）增大。从而使零件的疲劳强度降低。用尺寸系数 εσ 、ε τ ，计入尺寸的影响。
三、表面质量的影响表面质量：是指表面粗糙度及其表面强化的工艺效果。表面越光滑，疲劳强度可以提高。
第三章机械零件的疲劳强度
第1页
一、疲劳曲线
1、疲劳极限——当循环特性γ 一定时，应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力。今后用σ γN表示之。
2、疲劳曲线——表示循环次数N和疲劳极限之间的关系的曲线称之，或称σ —N曲线。
第2页
较典型的疲劳曲线：
第3页
二、疲劳曲线类型
疲劳曲线有两种： (1)一种有水平部分当应力循环，循环次数N超过某一值N0以后，曲线就趋向水平。亦即当N≥N0时，随着N↑， σ γN不再下降，所以， N≥N0 后的这段（图3.2）称无限寿命区。按这种方法设计叫无限寿命设计。但此时σ 零件尺寸大。
第9页
强化工艺（渗碳、表面淬火、表面滚压、喷丸等）可显著提高零件的疲劳强度。用表面状态系数βσ 、βτ 计入表面质量的影响。
四、综合影响系数
试验证明：应力集中、尺寸和表面质量都只对应力幅有影响，而对平均应力没有明显的影响。（即对静应力没有影响）在计算中，上述三个系数都只计在应力幅上，故可将三个系数组成一个综合影响系数： K K K K D

机械零件的强度和设计准则

• 振动零件计算的准则：使零件的自振频率与外来作用的频率既不相等也不接近。
• 减轻振动的一般措施：
（1）尽量采用对称结构（如花键联接）、减少悬臂长度、缩短中心距等；（2）对转动零件进行平衡，尽量满足动、静平衡条件；（3）采用阻尼作用消耗引起振动的能量，比如设置滑动轴承的油膜阻尼器、液压缸端部的阻尼孔等；（4）设置隔振零件，比如加装弹簧、橡胶垫、隔振层等都具有减振作用。
• 同一种零件发生失效的形式可能有很多种； • 最常发生的失效形式主要是由于强度、刚度、耐磨性、耐温度性、
振动稳定性、可靠性等方面的问题。
提高机械零件强度的一般措施
1．合理布置零件，减少零件所受到的最大载荷
2. 采用等强度结构 3.减小载荷和应力集中
4.选用合理截面比如梁的截面采用工字型、T字型；轴的截面采用圆形、空心圆形等。
复习思考题
1、何谓零件的失效？常见形式有哪些？ 2、载荷、应力各如何分类？基本变应力有哪几种？用哪些参数描述变应力？ 3、如何判断零件受力类型？ 4、两种判断零件强度的方式是什么？ 5、安全系数如何选择？其大小会产生什么影响？ 6、提高零件强度有哪些措施？ 7、表面强度有哪几种？如何计算挤压和磨损强度？ 8、何谓刚度和柔度？刚度不足会产生什么影响？影响刚度的因素有哪些？ 9、根据冲击模型推导解释冲击载荷的危害及如何缓和冲击作用。 10、何谓振动、共振及失稳？稳定性计算的准则是什么？减轻振动的措施有哪些？ 11、什么是可靠度？
失效概率
Rt
Nt N
N Nf N
1 N f N
Ft
Nf N
1 Rt
Rt Ft 1
可靠性计算准则：保证零件在工作过程中能够满足规定的可靠性要求。
如果试验时间不断延长，则Nf将不断增加，可靠度逐渐减少，这说明零件的可靠度是随时间发生改变的，是时间的函数。

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度

金属材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。

按外力作用的性质不同，主要有屈服强度、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等，工程常用的是屈服强度和抗拉强度，这两个强度指标可通过拉伸试验测出强度是指零件承受载荷后抵抗发生断裂或超过容许限度的残余变形的能力。

也就是说，强度是衡量零件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要指标。

强度是机械零部件首先应满足的基本要求。

机械零件的强度一般可以分为静强度、疲劳强度（弯曲疲劳和接触疲劳等）、断裂强度、冲击强度、高温和低温强度、在腐蚀条件下的强度和蠕变、胶合强度等项目。

强度的试验研究是综合性的研究，主要是通过其应力状态来研究零部件的受力状况以及预测破坏失效的条件和时机。

强度是指材料承受外力而不被破坏(不可恢复的变形也属被破坏)的能力.根据受力种类的不同分为以下几种:(1)抗压强度--材料承受压力的能力.(2)抗拉强度--材料承受拉力的能力.(3)抗弯强度--材料对致弯外力的承受能力(4)抗剪强度--材料承受剪切力的能力.材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。

早在1822年，Friedrich mohs提出用10种矿物来衡量世界上最硬的和最软的物体，这是所谓的摩氏硬度计。

按照他们的软硬程度分为十级：1）滑石2）石膏3）方解石4）萤石5）磷灰石6）正长石7）石英8）黄玉9）刚玉）金刚石试验钢铁硬度的最普通方法是用锉刀在工件边缘上锉擦,由其表面所呈现的擦痕深浅以判定其硬度的高低。

这种方法称为锉试法这种方法不太科学。

用硬度试验机来试验比较准确,是现代试验硬度常用的方法。

常用的硬度测定方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等测试方法硬度是衡量金属材料软硬程度的一项重要的性能指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力。

硬度不是一个简单的物理概念，而是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标。

硬度试验根据其测试方法的不同可分为静压法（如布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等）、划痕法（如莫氏硬度）、回跳法（如肖氏硬度）及显微硬度、高温硬度等多种方法。

机械设计机械零件的强度习题

零件的强度一、选择与填空1. 结构尺寸相同的零件分别采用HT200、35钢和40CrNi 钢制造，其中有效应力集中系数最大的是40CrNi ，最小的是HT200零件。

2. 零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将随之（3）。

（1）增高（2）不变（3）降低3. 机械零件受载时，在几何不连续 (或零件结构形状及尺寸突变)处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而增大。

4.在载荷和几何形状相同情况下，钢制零件间的接触应力大铸铁零件间的接触应力小。

5. 两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值（1）。

1）相等（2）不相等（3）是否相等与材料和集合尺寸有关二、分析与思考题1. 材料的低周疲劳和高周疲劳在本质上有何区别？二者对应的循环次数分界线通常取为多少？2. 图示各零件均受静载荷作用，试判断零件上A 点的应力是静应力还是变应力？并确定应力循环`特性r 的大小或范围。

3．试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏？什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏？4. 弯曲疲劳极限的综合影响系数的含义是什么？它与哪些因素有关？它对零件的疲劳强度和静强度各有什么影响？5. 零件的极限应力线图与材料试件的极限应力线图有和区别？在相同的应力变化规律下，零件和材料试件的失效形式是否是相同的？为什么？6．在材料的极限应力线图中，ςφ的几何含义是什么？它与材料的强度高低有何关系？7．试说明承受循环变应力的机械零件，在什么条件下可按静强度条件计算？在什么条件下需按疲劳强度条件计算？8．影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？(a) (b) (c)。

机械设计作业题

2-1 一台完整的机器通常由哪些基本部分组成？各部分的作用是什么？2-2 设计机器时应满足哪些基本要求？涉及机械零件时应满足哪些基本要求？2-3 机械零件主要有哪些失效形式？常用的计算准则主要有哪些？2-4 什么是零件的强度要求？强度条件是如何表示的？如何提高零件的强度？2-5 什么是零件的刚度要求？刚度条件是如何表示的？提高零件刚度的措施有哪些？ 2-6 机械零件设计中选择材料的原则是什么？2-7 指出下列材料的种类，并说明代号中符号及数字的含义：HT150，ZG230-450，65Mn ，45，Q235，40Cr ，20CrMnTi ，ZCuSn10Pb5。

2-8 机械零件设计中实行标准化有何意义？4-1按照摩擦面间的润滑状态不同，润滑摩擦可分为哪几种？4-2 什么是边界膜？边界膜的形成机理是什么？如何提高边界膜的强度？4-3 零件的磨损过程大致可分为哪几个阶段？每个阶段的特征是什么？4-4 根据磨损机理的不同，磨损通常可以分为几种类型？它们各有什么主要特点？ 4-5 润滑油的主要性能指标有哪些？润滑脂的主要性能指标有哪些？一、选择与填空题6-1 设计键连接时，键的截面尺寸通常根据________按标准选择。

（1）所传递转矩的大小（2）所传递功率的大小（3）轮毂的长度（4）轴的直径6-2 普通平键连接的主要失效形式是_____________，导向平键连接的主要形式是_____________________。

6-3 在载荷性质相同时，导向平键连接的许用压力应取得比普通平键连接的许用压应力小，这是为了____________。

（1）减轻磨损（2）减轻轮毂滑移时的阻力（3）补偿键磨损后强度的减弱（4）增加导向的精度6-4 楔键连接的主要缺点是____________。

（1）键的斜面加工困难（2）键安装时易损坏（3）键楔紧后在轮毂中产生初应力（4）轴和轴上零件对中性差6-5 型面曲线为摆线或等距曲线的型面连接与平键连接相比较，___________不是型面连接的优点。