第二章机械零件的强度教学设计VIP免费

第二章机械零件的强度（一）教学要求掌握极限应力图和单向稳定变应力时强度计算（二）教学的重点与难点极限应力图绘制及应用（三）教学内容§2—1载荷与应力的分类一、载荷的分类静载荷：载荷的大小与方向不随时间变化或随时间变化缓慢变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化）2）随机（变）载荷——载荷的频率和幅值均随机变化循环变载荷：a)稳定循环变载荷——每个循环内载荷不变，各循环周期又相同（往复式动力机曲轴）b)不稳定循环变载荷——每一个循环内载荷是变动的载荷：1）名义载荷；2）计算载荷。（如前章所述）二、应力的分类1、应力种类应力静应力不稳定变应力——变应力中，每次应力变化的周期T、和应力幅变应力三者之一不为常数稳定循环变应力——T、、均不变不稳定变应力规律性不稳定变应力图2-2a随机变应力—统计图2-2b稳定循环变应力的基本参数和种类：（参数间的关系：图示）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、、最小应力，平均应力，应力幅最小应力平均应力应力幅应力循环特性：∴注意：一般以绝对值最大的应力为五者中，只要知道两者，其余参数即可知道，一般常用如下的参数组合来描述：①和；②和；③和b)稳定循环变应力种类-1，==,=0，对称循环变应力按=0，=0，==，脉动循环变应力，=+，=-，不对称循环变应力+1，静应力其中最不利的是对称循环变应力。注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生，其实例如图2-4所示——转动心轴表面上a点产生的应力情况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计算应力中计入了应力集中等影响。机械零件的尺寸常取决于危险截面处的最大计算应力§2—2静应力时机械零件的强度计算静应力时零件的主要失效形式：塑性变形、断裂一、单向应力下的塑性零件强度条件：或、—材料的屈服极限、—计算安全系数，—许用安全系数二、复合应力时的塑性材料零件按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算设单向正应力和切应力分别为和由第三强度理论：取（最大剪应力理论）或由第四强度理论：或（最大变形能理论）、分别为单向正应力和切应力时的安全系数，可由式（2-4）求得。三、脆性材料与低塑性材料脆性材料极限应力：（强度极限）塑性材料极限应力：（屈服极限）失效形式：断裂，极限应力——强度极限和1、单向应力状态强度条件：或或2、复合应力下工作的零件按第一强度条件：（最大主应力理论）注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢）——强度计算应计入应力集中的影响脆性材料（铸铁）——强度计算不考虑应力集中一般工作期内应力变化次数<103（104）可按静应力强度计算。§2-3机械零件的疲劳强度计算一、变应力作用下机械零件的失效特征1、失效形式：疲劳（破坏）（断裂）——机械零件的断裂事故中，有80%为疲劳断裂。2、疲劳破坏特征：1）断裂过程：①产生初始裂反（应力较大处）；②裂纹尖端在切应力作用下，反复扩展，直至产生疲劳裂纹。2）断裂面：①光滑区（疲劳发展区）；②粗糙区（脆性断裂区）（图2-5）3）无明显塑性变形的脆性突然断裂4）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限。3、疲劳破坏的机理：是损伤的累笱4、影响因素：除与材料性能有关外，还与，应力循环次数N，应力幅主要影响当平均应力、一定时，越小，N越少，疲劳强度越高二、材料的疲劳曲线和极限应力图疲劳极限—循环变应力下应力循环N次后材料不发生疲劳破坏时的最大应力称为材料的疲劳极限疲劳寿命（N）——材料疲劳失效前所经历的应力循环次数N称为疲劳寿命1、疲劳曲线（-N曲线）：一定时，材料的疲劳极限与应力循环次数N之间关系的曲线—循环基数—持久极限1）有限寿命区当N<103(104)——低周循环疲劳——疲劳极限接近于屈服极限，可接静强度计算——高周循环疲劳，当时，随N↑→↓2）无限寿命区，不随N增加而变化——持久极限，对称循环为、，脉动循环时为、注意：有色金属和高强度合金钢无无限寿命区，如图所示。3）疲劳曲线方程——常数∴疲劳极限：（2-9）——寿命系数几点说明：①硬度≤350HBS钢，，当时，取，≥350HBS钢，时...