3 机械零件的强度

,
2
)
r
屈服强度线
1( a m ) ( a m )

2 1 0
( m a s )
45
G s ,0
0
45
:等效 系 数
o
ODC区域，
r
m
1 ( s 0 ) s ( 0 1 )


q
机械设计
第三章
机械零件的强度
§2-4 受恒幅循环应力时
13
疲劳强度线
a
A
1
K
AБайду номын сангаас0, 1
B(
0 0
2 ,
D
B
2
)
屈服强度线
0 2K
D
o
强度条件：
0
2
S
G s ,0
m
lim [S ] ca
机械设计
第三章
机械零件的强度
0
强度：零件抵抗断裂、塑变、疲劳破坏的能力。
一、载荷和应力
1、载荷
静载荷
载荷
循环变载荷
变载荷 随机变载荷
工作载荷
载荷
名义载荷
计算载荷
P T 9550 n
FC KF
TC KT
K：载荷系数
机械设计
2、应力
静应力：r=1
第三章
σ
机械零件的强度
1
脉动循环：r=0
t
变应力
σ-1<σ0<σ+1
机械设计
CD 段
第三章
机械零件的强度
7

m
N
N C （常数）
－－称为疲劳曲线方程
m —寿命指数
(钢：弯曲应力m=9)
N N r N 0
m m
N
N0 K N N
m
－N疲劳曲线
式中： K N m
N0 ——寿命系数； N
S↑：安全，浪费材料 S↓：经济，不安全
机械设计
第三章
机械零件的强度
5
§3–1 材料疲劳的两种类别
变应力下．零件的失效形式是疲劳断裂。
(一)疲劳断裂的特征有：
1)断裂时的最大应力远低于σB，甚至低于σs； 2)断口为无明显塑性变形的脆性突然断裂 3)是损伤的积累，初期只在零件表面或表层形成微裂纹。 （二）、疲劳曲线：表示最大应力σmax
t 脉动循环：r=0 σm =σa=σmax/2 σmin =0
对称循环变应力 r = -1 σm = 0 静应力r = 1 σmax=σmin=σm σa=0 σa= σmax=-σmin
m
a
max min
2
2
min max
σ 0 t
非对称循环 -1<r<1
max min
机械设计
第三章
机械零件的强度
9
§3–2 高周疲劳和机械零件的疲劳强度计算 1）不同应力循环特征r的疲劳极限
a
A0, 1
疲劳强度线
m a
屈服强度线
, n ) m( m
B(
0 0
D
n(σm,σa)
2
,
2
)
( m a s )
45
机械设计
第三章
机械零件的强度
8
例4、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 7 基数N0=10 ，当该零件工作的实际应力循环次数 5 N=10 时，则按有限寿命计算，对应于N的疲劳 极限σ-1N为 MPa。 A、300 B、428 C、500.4 D、430.5
机械设计
第三章
机械零件的强度
3
例1、某齿轮传动装置如图所示，轮1为主动轮，则轮2的齿 面接触应力按 变化。 A 对称循环 O3 ω1 O1 O2 B 脉动循环 C 循环特性r=-0.5的循环 D 循环特性r=+1的循环 例2、上图所示的齿轮传动装置，轮1为主动轮，当轮1作双向 回转时，则轮1齿面接触应力按 变化。 A 对称循环 B 脉动循环 C 循环特性r=-0.5的循环 D 循环特性r=+1的循环
对称循环：r= -1 非对称循环 -1<r<1
a) 基本参数
max
平均应力 应力幅
min
m
| min || max |
max min
2 max min a 2
应力循环特性
min max
机械设计
σ
第三章
σ
机械零件的强度
σ t
2
t
0
0
r S
机械设计
第三章
机械零件的强度
11
例5：已知一合金钢的σ-1=370Mpa， σs=880Mpa， σ0=625Mpa，
求：1）试按比例绘此材料的简化极限应力图。
2）设此试件受到σmax=300Mpa， σmin=-120Mpa的变应 力作用，求出该试件在这种情况下的极限应力σr? 例6：某零件材料的机械性能为：σ-1=500Mpa， σs=850Mpa， σ0=800Mpa，综合影响系数Kσ=2，零件工作的最大应力 σmax=300Mpa， σmin=-50Mpa，加载方式为r=c（常数） 求：1）试按比例绘此零件的极限应力图，并在图中标出该零件的 工作应力点M和其相应的极限应力点。
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第三章
机械零件的强度
4
二、静应力作用下的强度问题 1） [ ] 或 [ ]
[ ]
lim
[S ]
[ ]
lim
[S ]
2） S
lim [S ]
S
lim [S ]
[S]——许用安全系数，【S】＞1 —→
2）根据极限应力图，判断该零件可能发生何种破坏？
3）若该零件的设计安全系数S=1.5，是否安全？
机械设计
第三章
机械零件的强度
12
2)考虑应力集中、绝对尺寸、表面状态时的极限应力
k
k
有效应力集中系数




尺寸系数

表面质量系数
q
强化系数
Kσ：综合影响系数
K ( k 1 1) 1
与应力循环次数N之间的关系曲线。
AB：静应力强度 BC：低周疲劳 CD：有限寿命区 D∞：无限寿命区
104
高周疲劳
－N疲劳曲线
机械设计
第三章
机械零件的强度
6
－N疲劳曲线
循环基数N0 : 疲劳曲线趋于水平时的循环次数。
疲劳极限(σr)：对应于N0时的最大应力。
条件疲劳极限(σrN)：对应于N时的最大应力。
G s ,0
45
o
简化极限应力图
m
机械设计
第三章
OAD区域，
机械零件的强度
r
10
1 ( s 0 ) s ( 0 1 )
n: r
a
A0, 1
疲劳强度线
m a m a
, n ) m( m
B(
0 0
D
n(σm,σa)
2