机械零件强度(第3章) (1)

1、第第3 3章章 机械零件的强度机械零件的强度3-1 3-1 材料的疲劳特性材料的疲劳特性3-2 3-2 机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算 3-3 3-3 机械零件的抗断裂强度机械零件的抗断裂强度 3-4 3-4 机械零件的接触强度机械零件的接触强度 一、应力的种类一、应力的种类ot= =常数常数脉动循环变应力脉动循环变应力r =0静应力静应力: = =常数常数变应力变应力: 随时间变化随时间变化2minmaxm平均应力平均应力:2minmaxa应力幅应力幅:循环变应力循环变应力变应力的循环特性变应力的循环特性:maxminr对称循环变应力对称循环变应力r =- -1-脉动循环变应力

2、脉动循环变应力-对称循环变应力对称循环变应力 -1 -1= 0= 0 +1 +1-静应力静应力maxmTmaxminaamotmaxminaaototaaminr =+1静应力是变应力的特例3-1 材料的疲劳特性例例1 已知：max=200N/mm2，r =0.5，求：min、a、m。解：a0tmaxmmin20050-100例2 已知：a= 80N/mm2，m=40N/mm2 求：max、min、r、绘图。解：a0tmaxmmin40-40-120例3 已知：A截面产生max=400N/mm2，min=100N/mm2 求：a、m，r。FaFaFraAFrMb弯曲应力a0tm100-150-

3、4000ta0tm= 稳定循环变应力R=1对称循环R=1静应力解：6注意注意：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OatOtat0a第二章第二章 机械零件的疲劳强度计算（习题）机械零件的疲劳强度计算（习题）一、选择题1、机械设计课程研究的内容只限于 。（1）专用零件和部件；（2）在高速、高压、环境温度过高或过低等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3）在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件；（4）标准化的零件和部件。2、下列四种叙述中 是正确的。（1）变应力只能由变载荷产生；（2）静载荷不能产生变应力；（3）变应力是由静载荷产生；（4）

4、变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生。343、发动机连杆横截面上的应力变化规律如图所示，则该变应力的应力比r为 。（1）0.24；（2）-0.24；（3）-4.17；（4）4.17。4、发动机连杆横截面上的应力变化规律如题3图所示，则其应力幅a和平均应力m分别为 。（1）a = 80.6Mpa，m = 49.4Mpa；（2）a = 80.6Mpa，m = -49.4Mpa；（3）a = 49.4Mpa，m = 80.6Mpa；（4）a = 49.4Mpa，m = 80.6Mpa。5、变应力特性max、min、m、a及r等五个参数中的任意 来描述。（1）一个；（2）两个；（3）三个；（4）四

5、个。t31.2N/mm2-130N/mm202226、图示各应力随时间变化的图形分别表示什么类型的应力？它们的应力比分别是多少？0tmax0tmaxmm inaa)b)0tmaxmmin=0a0tmaxam=0c)d)解：a）静应力r=1；b）非对称（或稳定）循环变应力 0 r +1；c）脉动循环r = 0；d）对称循环r=1。 变应力下，零件的损坏形式是变应力下，零件的损坏形式是疲劳断裂疲劳断裂。 疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限 低，甚至比屈服极限低低，甚至比屈服极限低; 疲劳断口均表现为无明显塑性变形的脆性突然断裂疲劳断口均表现为无

6、明显塑性变形的脆性突然断裂; 疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。疲劳断裂是微观损伤积累到一定程度的结果。不管脆性材料或塑性材料，零件表层产生微小裂纹；零件表层产生微小裂纹； 疲劳断裂过程：疲劳断裂过程： 随着循环次数增加，微裂随着循环次数增加，微裂 纹逐渐扩展；纹逐渐扩展；当当剩余材料不足以承受载剩余材料不足以承受载 荷时，突然脆性断裂。荷时，突然脆性断裂。疲劳断裂是与应力循环次数疲劳断裂是与应力循环次数(即使用寿命即使用寿命)有关的断裂。有关的断裂。 疲劳断裂具有以下特征：疲劳断裂具有以下特征： 断裂面累积损伤处表面光滑，而折断区表面粗糙。断裂面累积损伤处表面光滑，而折断区表面粗糙。表

7、面光滑表面光滑表面粗糙表面粗糙maxN二、二、 N疲劳曲线疲劳曲线 用参数用参数max表征材料的疲劳表征材料的疲劳极限，通过实验，可得出如图极限，通过实验，可得出如图所示的疲劳曲线。称为：所示的疲劳曲线。称为： N疲劳曲线疲劳曲线 104C 在原点处在原点处，对应的应力循环，对应的应力循环次数次数为为N=1/4，意味着在加载意味着在加载到最大值时材料被拉断。显到最大值时材料被拉断。显然该值为强度极限然该值为强度极限B 。B103tBAN=1/4 在在AB段，应力循环次数段，应力循环次数103 max变化很小，可以近似看作为变化很小，可以近似看作为静应力强度。静应力强度。 BC段，段，N=103

8、104，随着，随着N max ,疲劳现象明显。疲劳现象明显。 因因N较小，特称为：较小，特称为： 低周疲劳低周疲劳。)DrrNNN （ 由于由于N NDD很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数环次数N N0 0( (称为循环基数称为循环基数) )，用，用N N0 0及其相对应的疲劳极及其相对应的疲劳极限限 r来近似代表来近似代表N NDD和和 r r。maxNrN0107CDrNNBAN=1/4 D点以后的疲劳曲线呈一水点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区其平线，代表着无限寿命区其方程为：方程为： 实践证明，机械零件的疲劳实践证明，机械零件的

9、疲劳大多发生在大多发生在CD段。段。)(DCmrNNNNCN可用下式描述：可用下式描述：于是有：于是有：CNN0mrmrN104CB103 CD CD区间内循环次数区间内循环次数N N与疲与疲劳极限劳极限 rN的关系为：的关系为：式中，式中， r、N0及及m的值由材料试验确定。的值由材料试验确定。0mrNrNrNKN0mrNrNN 试验结果表明在试验结果表明在CDCD区间内，试件经过相应次数的变区间内，试件经过相应次数的变应力作用之后，总会发生疲劳破坏。而应力作用之后，总会发生疲劳破坏。而DD点以后，如果点以后，如果作用的变应力最大应力小于作用的变应力最大应力小于DD点的应力（点的应力（max

10、 r），），则无论循环多少次，材料都不会破坏。则无论循环多少次，材料都不会破坏。CDCD区间区间-有限疲劳寿命阶段有限疲劳寿命阶段 DD点之后点之后-无限疲劳寿命阶段无限疲劳寿命阶段 高周疲劳高周疲劳 maxNrN0107CBAN=1/4 104CB103DrNN例题2： 某零件采用塑性材料，1=268N/mm2（N0=107，m=9），当工作应力max=240 （或300）N/mm2，r=1，试按下述条件求材料的疲劳极限应力，并在N曲线上定性标出极限应力点和工作应力点。 （1）N=N0 （2）N=106解： N0=107N=106-1=268300346N240300max当 时：将会失效。

11、am应力幅应力幅平均应力平均应力amS-1amS-1 材料的疲劳极限曲线也可用材料的疲劳极限曲线也可用在特定的应力循环次数在特定的应力循环次数N N下，下，应力幅与平均应力之间的关系应力幅与平均应力之间的关系曲线来表示，特称为曲线来表示，特称为等寿命曲等寿命曲线（极限应力线图）线（极限应力线图）。简化曲线之一简化曲线之一简化曲线之二简化曲线之二三、等寿命疲劳曲线三、等寿命疲劳曲线实际应用时常有两种简化方法。实际应用时常有两种简化方法。S-145 amS 45 -1O简化等寿命曲线（极限应力线图）：简化等寿命曲线（极限应力线图）： 已知已知A(0，-1) D (0 /2，0 /2)两点坐两点坐标

12、，求得标，求得A直线的方直线的方程为：程为：ma1smaA直线上任意点代表了一直线上任意点代表了一定循环特性时的疲劳极限。定循环特性时的疲劳极限。对称循环：对称循环： m=0 a=-1 A脉动循环：脉动循环： m=a =0 /2 说明说明C直直 线上任意点的最大应力达到了屈服极限应力。线上任意点的最大应力达到了屈服极限应力。0 /20 /245 Dm a C直线上任意点直线上任意点N 的坐标为的坐标为（m ，a ）由由中两条直角边相等可求得中两条直角边相等可求得 C直线的方程为：直线的方程为：a GCNamS 45 -1GC0 /20 /245 DCGAO而正好落在而正好落在AGC折线上折线上

13、时，表示应力状况达到疲时，表示应力状况达到疲劳破坏的极限值。劳破坏的极限值。 0012对于碳钢，对于碳钢， 0.10.2，对于合金钢，对于合金钢， 0.20.3。 公式公式 中的参数中的参数 为试件受循环弯曲应为试件受循环弯曲应力时的材料常数，其值由试验及下式决定：力时的材料常数，其值由试验及下式决定：ma1当应力点落在当应力点落在OAGC以外以外时，一定会发生疲劳破坏。时，一定会发生疲劳破坏。 当循环应力参数（当循环应力参数（ m，a ）落在）落在OAGC以内时，以内时，表示不会发生疲劳破坏。表示不会发生疲劳破坏。例2-2: 一铬镍合金钢，-1=460N/mm2，s=920N/mm2。试绘制

14、此材料试件的简化的m a极限应力图。解：按合金钢，=0.20.3，取=0.2，由式（29a）得：m0/2=383s=920045135aADGC图2-10 一铬镍合金钢的m a极限应力图0/2=383-1如图2-10所示，取D点坐标为(0/2=383, 0/2=383)，A点坐标为(0, -1=460)。过C点(s=920, 0)与横坐标成135 作直线，与AD的延长线相交于G，则直线化的极限应力图为ADG。 DAG45 -1e零件零件材料材料S -1DAGCamo3-2 机械零件的疲劳强度计算 一、零件的极限应力线图一、零件的极限应力线图 由于材料试件是一种特殊由于材料试件是一种特殊的结构，

15、而实际零件的几何的结构，而实际零件的几何形状、尺寸大小、加工质量形状、尺寸大小、加工质量及强化因素等与材料试件有及强化因素等与材料试件有区别，使得零件的疲劳极限区别，使得零件的疲劳极限要要小于小于材料试件的疲劳极限。材料试件的疲劳极限。定义弯曲疲劳极限的综合影响系数定义弯曲疲劳极限的综合影响系数 ：e11K在在不对称循环时不对称循环时，是试件与零件是试件与零件极限应力幅极限应力幅的比值。的比值。-1 0 /20 /2零件的对称循环弯曲疲劳极限为：零件的对称循环弯曲疲劳极限为：-1e 设材料的对称循环弯曲疲设材料的对称循环弯曲疲劳极限为：劳极限为： -1 K1e1K0e0amoS -1DAGC-

16、1 AG45 -1eDmeae11eeKsmeaemeae1K或：直线直线A的方程为：的方程为：直线直线C的方程为：的方程为：ae -零件所受极限应力幅；零件所受极限应力幅；me -零件所受极限平均应力；零件所受极限平均应力； e -零件受弯曲的材料特性；零件受弯曲的材料特性； 弯曲疲劳极限的综合影响系数弯曲疲劳极限的综合影响系数 反映了：应力集中、反映了：应力集中、尺寸因素、表面加工质量及强化等因素的综合影响结果。尺寸因素、表面加工质量及强化等因素的综合影响结果。其计算公式如下：其计算公式如下：其中：其中：k -有效应力集中系数；有效应力集中系数；qkK111 -表面质量系数；表面质量系数；

17、 -尺寸系数；尺寸系数；q -强化系数。强化系数。CG22由于实际机械零件与标准试件之间在绝对尺寸、表面状态、应力集中、环境介质等方面往往有差异，这些因素的综合影响使零件的疲劳极限不同于材料的疲劳极限，其中尤以应力集中、零件尺寸和表面状态三项因素对机械零件的疲劳强度影响最大。 三、影响机械零件疲劳强度的主要因素和零件极限应力图1、应力集中的影响有效应力集中系数 零件受载时，在几何形状突变处（圆角、凹槽、孔等）要产生应力集中，对应力集中的敏感程度与零件的材料有关，一般材料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感 maxmax,)(maxmax)()(qq为考虑零件几何形状的理论应力集中系数 应力集中

18、源处名义应力 材料对应力集中的敏感系数 应力集中源处最大应力 232、零件尺寸的影响尺寸系数 由于零件尺寸愈大时，材料的晶粒较粗，出现缺陷的概率大，而机械加工后表面冷作硬化层相对较薄，所以对零件疲劳强度的不良影响愈显著 3、表面状态的影响 1）表面质量系数零件加工的表面质量（主要指表面粗糙度）对疲劳强度的影响 钢的 越高，表面愈粗糙， 愈低 B)(强化处理评火、渗氮、渗碳、热处理、抛光、喷丸、滚压等冷作工艺2）表面强化系数考虑对零件进行不同的强化处理，对零件疲劳强度的影响24应力集中，零件尺寸和表面状态 只对应力幅 有影响，而对平均应力 无影响试验而得 q,am4、综合影响系数 和零件的极限应

19、力图综合影响系数表示了材料极限应力幅与零件极限应力幅的比值)(KK1）综合影响系数meae11eeKsmeae及：meae1K或：对于切应力同样有如下方程：对于切应力同样有如下方程：其中的系数：其中的系数：k 、 、 、 与与 k 、 、 、 q 相对应；相对应；qkK111amoS -1DAGC-1 0 /20 /2DAG45 -1eNM二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算二、单向稳定变应力时的疲劳强度计算 进行零件疲劳强度计算时，进行零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的首先根据零件危险截面上的 max 及及 min确定平均应力确定平均应力m与与应力幅应力幅a，然后，在极限应力，然后，

20、在极限应力线图的坐标中标示出相应工作线图的坐标中标示出相应工作应力点应力点MM或或N N。两种情况分别讨论amoS -1CAG-1eD 强度计算时所用的疲劳极限应强度计算时所用的疲劳极限应力是极限应力曲线力是极限应力曲线AGC上的某一上的某一个点个点MM或或N N所代表的应力。所代表的应力。M或或N的位置确定与循环应力变化规律有关。的位置确定与循环应力变化规律有关。am 应力比为常数：应力比为常数：r=C可能发生的应可能发生的应力变化规律：力变化规律： 平均应力为常数平均应力为常数m=C 最小应力为常数最小应力为常数min=C计算安全系数及疲劳强度条件为：计算安全系数及疲劳强度条件为：SSam

21、ammaxmaxcaa） 变应力的循环特性保持不变，即r=C（例如绝大多数转轴中的应力状态）；Fr0tr=C0tm=Cm=CGFb） 变应力的平均应力保持不变，即m=C（例如振动着的受载弹簧中的应力状态）；C）变应力的最小应力保持不变，即min=C（例如紧螺栓联接中螺栓受轴向变载时的应力状态）。P = 0a0tmin=Cmin11CrramO-1CAG D1) r=Const 通过联立直线通过联立直线OM和和AG的方程可求解的方程可求解M1点的坐标为：点的坐标为： 作射线作射线OM，其上任意，其上任意一点所代表的应力循环都一点所代表的应力循环都具有相同的应力比。具有相同的应力比。M1为为极限应

22、力点，其坐标值极限应力点，其坐标值me ，ae之和就是对应于之和就是对应于M点的极限应力点的极限应力max 。minmaxminmax比值：maS amMmeae也是一个常数。也是一个常数。M1meaemaxmaamK)(1maKmax1-1eae计算安全系数及疲劳强度条件为：计算安全系数及疲劳强度条件为：SKSma1-maxmaxca-1-1eamOCADS GN点的极限应力点点的极限应力点N N1位于直线位于直线CG上，上，meaeamN N1maxsmeae有：有：这说明工作应力为这说明工作应力为N点时，首点时，首先可能发生的是屈服失效。故先可能发生的是屈服失效。故只需要进行静强度计算即

23、可。只需要进行静强度计算即可。强度计算公式为：强度计算公式为：SSSmaSmaxca 凡是工作应力点落在凡是工作应力点落在OGC区域内，在循环特性区域内，在循环特性 r=常常数的条件下，极限应力统统为屈服极限，只需要进行数的条件下，极限应力统统为屈服极限，只需要进行静强度计算。静强度计算。am-1-1eamOCADS G2) m=Const 此时需要在此时需要在 AG上确定上确定M2，使得：使得：m= m M显然显然M2在过在过M点且纵轴平点且纵轴平行线上，该线上任意一点所行线上，该线上任意一点所代表的应力循环都具有相同代表的应力循环都具有相同的平均应力值。的平均应力值。 M2通过联立直线通过

24、联立直线M M2和和AG的方程可求解的方程可求解M2点的坐标点的坐标Kme11maxKKm)(1Kmae1计算安全系数及计算安全系数及疲劳强度条件为：疲劳强度条件为：SKKSm)()(ma1-maxmaxca-1-1eamOCA DS G45 am-1-1eamOCADS G同理，对于同理，对于N点的极限应力点的极限应力为为N N2点。点。 N N2由于落在了直线由于落在了直线CG上，故只上，故只要进行静强度计算：要进行静强度计算：计算公式为：计算公式为：SSSmaSmaxca3) min=Const MM3此时需要在此时需要在 AG上确定上确定M3，使得：使得：min= min 因为：因为：

25、min= m - a =C过过M点作点作45 直线，其上任意一直线，其上任意一点所代表的应力循环都具有相点所代表的应力循环都具有相同的最小应力。同的最小应力。 M3位置如图。位置如图。minMLHI在在OAD区域内，最小应力均区域内，最小应力均为负值，在实际机器中极少为负值，在实际机器中极少出现，故不予讨论。出现，故不予讨论。通过通过O、G两点分别作两点分别作45直线，直线，I得得OAD、ODGI、GCI三个区域。三个区域。PLQminQ0 0minM-1e-1amOCAS GMM3 D而在而在GCI区域内，极限应力统区域内，极限应力统为屈服极限。按静强度处理：为屈服极限。按静强度处理：SSS

26、maSmaxca只有在只有在ODGI区域内，极限应力才在疲劳极限应力曲线上。区域内，极限应力才在疲劳极限应力曲线上。 通过联立直线通过联立直线M M2和和AG的方程可求解的方程可求解M2点的坐标点的坐标值后，可得到值后，可得到计算安全系数及疲劳强度条件为：计算安全系数及疲劳强度条件为：SKKS)2)()(2minamin1 -maxmaxca规律性不稳定变应力规律性不稳定变应力三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算 若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力则应力 1 每循环一次对材料的损伤率即为每循环一次对

27、材料的损伤率即为1/N1，而循，而循环了环了n1次的次的1对材料的损伤率即为对材料的损伤率即为n1/N1。如此类推，循。如此类推，循环了环了n2次的次的2对材料的损伤率即为对材料的损伤率即为n2/N2，。不稳定不稳定变应力变应力规律性规律性非规律性非规律性用统计方法进行疲劳强度计算用统计方法进行疲劳强度计算按损伤累按损伤累积积假说进行疲劳强度计算假说进行疲劳强度计算如汽车钢板弹簧的载荷与应力受载重量、行车速度、轮胎充气成都、路面状况、驾驶员水平等因素有关。1n12n23n34n4maxnOmaxNO1n1N12 n2N23 n3 N3-1 -1 ND而低于而低于-1的应力可以认为不构成破坏作用

28、。的应力可以认为不构成破坏作用。 当损伤率达到当损伤率达到100%时，材料即发生疲劳破坏，故对时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有：应于极限状况有：1.3322111NnNnNnNnziii实验表明：实验表明： 1）当应力作用顺序是先大）当应力作用顺序是先大 后小时，等号右边值后小时，等号右边值 1； 11ziiiNn11ziiiNn一般情况有：一般情况有： 2 . 27 . 01ziiiNnmiiNN10其中：1).(1101221110mzimiimzzmmmNnnnnN极限情况：极限情况： mzimiiNn101mzimiicanN101SScaca1若材料在这些应力作用下，未达到

29、破坏，则有：若材料在这些应力作用下，未达到破坏，则有：令不稳定变应力的计算应力为：令不稳定变应力的计算应力为：则：则： ca -1 ，其强度条件为：，其强度条件为：四、双向稳定变应力时的疲劳强度计算四、双向稳定变应力时的疲劳强度计算 当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力 a a 和和 a a时，由实验得出的极限应力关系式为：时，由实验得出的极限应力关系式为：12e1a2e1aCD 式中 a及a为同时作用的切向及法向应力幅的极限值。若作用于零件上的应力幅a及a如图中M点表示，则图中M点对应于M点的极限应力。 由于是对称循环变应力，故应力幅即为最

30、大应力。弧线 AMB 上任何一个点即代表一对极限应力a及a。Oa-1ea-1e12e1a2e1aABMDCM计算安全系数：ODODOCOCOMOMScaeaOC1因为：eaOD1eaOC1eaOD1acaaacaaSS于是有：强调代入第一个公式12e1a2e1a12e12e1acaacaSS将将 a及及 a代入到极限应力关代入到极限应力关系可得：系可得：SSaeae11和而而 是是只承受切向应力或只承受法向应力时的计算安全系数。只承受切向应力或只承受法向应力时的计算安全系数。于是求得计算安全系数：于是求得计算安全系数：22caSSSSOMOMS 说明只要工作应力点说明只要工作应力点MM落在极限

31、区域以内，就不会落在极限区域以内，就不会达到极限条件，因而总是安全的。达到极限条件，因而总是安全的。CDOa-1ea-1eABMDCMmamaKSKS11 当零件上所承受的两个变应力均为不对称循环时，有：当零件上所承受的两个变应力均为不对称循环时，有：5）等效应力幅 (由非对称循环变应力折算成当量对称循环变应力）mNNN0maadk注意：1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用 =C的情况计算2）上述计算均为按无限寿命进行零件设计，若按有限寿命要求设计零件时，即应力循环次数103(104)NNo时，这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限 ，即应以-1N 代-1 ，以oN代o3）当未

32、知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现的两种情况4）对切应力上述公式同样适用，只需将改为即可。五、许用安全系数的选取五、许用安全系数的选取 安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响1 1）静应力下，塑性材料静应力下，塑性材料的零件：的零件：S =1.2S =1.2.5.5 铸钢件：铸钢件：S =1.S =1.5.5S S典型机械的典型机械的 S S 可通过查表求得。可通过查表求得。 无表可查时，按无表可查时，按以下原则取：以下原则取： 零件尺寸大，结构笨重。零件尺寸大，结构笨重。S S 可能不安全。可能不安全。）静应力下，静应力下，脆脆性材料，性材料，如高强度钢或铸铁：如高强度钢或铸铁：

33、S =3S =34 43 3）变变应力下，应力下， S =1.3S =1.31.71.7材料不均匀，或计算不准时取：材料不均匀，或计算不准时取： S =1.7S =1.72.52.5六、提高机械零件疲劳强度的措施六、提高机械零件疲劳强度的措施 在综合考虑零件的性能要求和经济性后，采用具有在综合考虑零件的性能要求和经济性后，采用具有高疲劳强度的材料，并配以适当的热处理和各种表面强高疲劳强度的材料，并配以适当的热处理和各种表面强化处理。化处理。 适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部适当提高零件的表面质量，特别是提高有应力集中部位的表面加工质量，必要时表面作适当的防护处理。位的表面加工质量

34、，必要时表面作适当的防护处理。 尽可能降低零件上的应力集中的尽可能降低零件上的应力集中的影响，是提高零件疲劳强度的首要影响，是提高零件疲劳强度的首要措施。措施。 尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹尽可能地减少或消除零件表面可能发生的初始裂纹的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能的尺寸，对于延长零件的疲劳寿命有着比提高材料性能更为显著的作用。更为显著的作用。减载槽减载槽 在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采在不可避免地要产生较大应力集中的结构处，可采用减载槽来降低应力集中的作用。用减载槽来降低应力集中的作用。第二章第二章 机械零件的疲劳强度设计（习题续）机械零件的疲劳

35、强度设计（习题续）一、选择题一、选择题2-145钢的持久疲劳极限-1=270Mpa，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为 Mpa。（1）539； （2）135； （3）175； （4）417；2-2零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度 。（1）增高 （2）降低 （3）不变 （4）增高或降低视处理方法而定2-3影响零件疲劳强度的综合影响系数K与 等因素有关。（1）零件的应力集中、加工方法、过载；（2）零件的应力循环特性、应力集中、加载状态；（3）零件的表面状态、绝对尺寸、应力集中；（4）零件的材料、热

36、处理方法、绝对尺寸。1132-4 绘制设计零件的ma极限应力简图时， 所必须的已知数据是 。（1）-1，0，s，k；（2）-1，0，s，K;（3）-1，s，K;（4）-1，0，K;2-5在图示设计零件的ma极限应力简图中，如工作应力点M所在的0N线与横轴间夹角=45，则该零件受的是 。（1）不变号的不对称循环变应力；（2）变号的不对称循环变应力；（3）脉动循环变应力；（4）对称循环变应力；045135amANGCM232-6在图示零件的极限应力简图上，M为零件的工作应力点，若加载于零件的过程中保持最小应力min为常数。则该零件的极限应力点应为 。（1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；2

37、-7在上题中若对零件加载的过程中保持应力比r等于常数。则该零件的极限应力点应为 。（1）M1；（2）M2；（3）M3（4）M4；045135amAGCM45M1M2M3M4232-8一零件由40Cr制成，已知材料的b=980Mpa，s=785Mpa，-1=440Mpa，=0.3。零件的最大工作应力max=240Mpa，最小工作应力min=-80Mpa，疲劳强度综合影响系数K=1.44。则当应力比r=常数时，该零件的疲劳强度工作安全系数S为 _。（1）3.27;（2）1.73;（3）1.83;（4）1.27;2 在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时在工程实际中，往往会发生工作应力小于许

38、用应力时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。 对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增高而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度材的增高而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。料结构的强度问题，就存在一定的危险性。 断裂力学断裂力学是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。构件的强度和变形规律的学科。 通

39、过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。3-3 3-3 机械零件的抗断裂强度机械零件的抗断裂强度 为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子了应力强度因子KI（或（或K、K）和断裂韧度）和断裂韧度KIC (或或KC、KC）这两个新的度量指标来判别结构安全性，）这两个新的度量指标来判别结构安全性，即：即：KIKIC时，裂纹不会失稳扩展。时，裂纹不会失稳扩展。KIKIC时，裂纹失稳扩展。时，裂纹失稳扩展。34 机械零件的接触强度机械零件的接触强度如齿轮、凸轮、滚动轴承等。如齿轮、凸