机械零件的强度计算

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1、第三章机械零件的强度计算 JXSJ11 JXSJ# 第0节强度计算中的基本定义 一．载荷 1.按载荷性质分类： ）静载荷：大小方向不随时间变化或变化缓慢的载荷。 ）变载荷：大小和（或）方向随时间变化的载荷。  按使用情况分： 公称载荷（名义载荷）：按原动机或工作机的额定功率计算出的载荷。 计算载荷：设计零件时所用到的载荷。计算载荷与公称载荷的关系：载荷系数：设计计算时，将额定载荷放大的系数。由原动机、工作机等条件确定。 JXSJ# 非对称循环变应力 稳定变应力对称循环变应力脉动应力 应力 静应力r 按应力性质分W I变应力

2、 规律性非稳定变应力非稳定变应力- JXSJ# /養 随机性非稳定变应力 静应力 周期变应力 脉动应力 对称循环变应力 €〜 JXSJ# JXSJ# 2．按强度计算使用分 1）工作应力：由计算载荷按力学公式求得的应力。 2）计算应力：由强度理论求得的应力。 3）极限应力：根据强度准则、材料性质和应力种类所选择的机械性能极限值€lim。 4）许用应力：等效应力允许达到的最大值。[€]=€lim/[S€] 第1节材料的疲劳特性 一．疲劳曲线 1．疲

3、劳曲线 用线性坐标表示的 疲劳曲线 2．疲劳曲线方程 N0--循环基数 给定循环特征€=Clim/Cmax，表示应力循环次数N与疲劳极限Qy的关系曲线称为疲劳曲线（或q-N）。 JXSJ12 JXSJ# Q€--„q时的疲劳极限 整理： 其中 即： qmN=QmN=C €N€0 N Q=m0Q=kQ €NN€Nr kN--寿命系数NNk=m0 NN 1）方程中参数说明 a）低硬度W350HB,N0=107高硬度，x b）指数m： 受应力状态 钢 青铜 拉、压、弯、扭应力 9 9 接触应力 6 8 c）不同€，

4、Q-N不同；€越大，Q也越大。 二、限应力线图 Q-Q 1）定义：同一材料，对于不同的循环特征进行试验，求得疲劳极限，并将其绘在ma 坐标系上，所得的曲线称为极限应力线图。 2) 简化曲线 3) €-N与€€关系 m-a a) €-N曲线：同一循环特征下、不同循环次数。 b) €€：不同循环特征、相同循环次数。 m-a 第二节机械零件的疲劳强度计算 一、影响疲劳强度的因素 影响机械零件疲劳强度的主要因素有：应力集中、尺寸大小、表面质量等。 它们零件疲劳极限的影响用综合影响系数K€=€_i/€_ie、Kt=…，*…，鸟来表示。 它与应力集中关系为： JXSJ13

5、 JXSJ# 其中： k、k——零件有效应力集中系数 aa k=l+q(a-1) aaa k…=1+q…(叭-1) q、q---材料的敏感系数 … a、a理论应力集中系数 €… £、E---零件的尺寸系数 aa 卩、卩---表面状态系数 …卩---表面强化系数 考虑应力综合影响系数时极限应力线图 (5 a 零件有限寿命疲劳极限 D' 45 0 G' A(0,k€/k) D(k€/2,k€/2k) C(€s，0) (5 m JXSJ#

6、 JXSJ# 1.作应力的增长规律 例：只受弯矩的转动轴。 例：弹簧。 例：螺纹联结 向稳定变应力下的机械零件疲劳强度 何谓单向..、复杂..、稳定变应力..？、 s=€/€>[s] limmax€ 1) 应力循环特征为常数丫=c 2) 平均应力为常数常数€m=C 3) 最小应力为常数€.=C min 2.循环特征为常数时的强度计算求极限应力： /€（€-€）/（€+€ amaxminmax 1) € m 联解AD和OC得零件极限应力 €'=k€€€ aN„1aae €'=k€€€ mN„1mae 其中：€k€+中€ ae€a€m

7、中，(2o„€)/€十€'„10丿0 2）强度计算 （1）按应力幅计算安全系数C在A，E，上 s=€7<=k€/k[o+中€ €aaaN„1€a€ ae―等效应力幅 中€二平均应力折合为应力幅的等效系数 （2）按静强度计算C在E'S上 s=€/（€+€） €sam 第4节械零件的接触强度 机械零件的表面强度分：表面接触强度、表面挤压强度、表面磨损强度 1.表面接触强度的计算 1）接触应力的概念 两零件构成高副接触，接触处形成较小的接触面积，产生很大的应力，该应力称为接触应力 2）接触应力的计算 接触应力按弹性力学中赫兹公式计算 b点接触 F—b Hmax m m €H € / “‘1 “‘1 ‘• €，6F ‘• ‘‘1„”21 -”2 Hmax3 ‘‘1-”21 1+ —”2 2 1+ 2 ‘'E E2 'E1 E2丿 '1 丿 E、E„„两接触体材料的弹性模12 ””„„两接触体材料的泊松比1、2 a）线接触F JXSJ16