第2章 机械零件的工作能力和计算准则

§1

载荷和应力的分类§3机械零件的表面强度§2机械零件的强度工作能力:1、零件的工作能力不发生失效时的安全工作限度。2、工作能力也具有多样性3、同一种零件也有多种不同的工作能力承载、耐压、耐温、耐变形、耐蠕变等4、失效零件丧失工作能力或达不到设计要求的性能时。5、常见失效形式破裂或塑性变形；弹性变形过大；表面磨损、胶合；打滑；联接松动性。6、计算准则：

针对某种失效形式、为满足某种工作能力而建立的设计准则一、载荷分类----静载荷和变载荷1.静载荷----大小方向不随时间变化或变化很小的载荷。2.变载荷----随时间作周期性或非周期性变化的载荷

§1载荷和应力的分类3.设计计算中涉及----名义载荷和计算载荷∴计算载荷(Fc、Pc、Tc)=载荷系数×名义载荷4.载荷系数主要由动力机和工作机的工作性能决定1.静应力：大小方向不随时间变化或变化缓慢的应力2.变应力：大小方向随时间变化的应力二、应力的分类----静应力和变应力3.变应力具有多样性,但可以归纳为:对称循环、脉动循环、非对称循环变应力三种基本类型sm─平均应力；sa

─应力幅值smax─最大应力；smin─最小应力r─循环特性（征）4.变应力通常可用5个参数来描述材料疲劳的两种类别描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。r=-1

对称循环应力r=0

脉动循环应力r=1

静应力

材料疲劳的两种类别

循环特性（征）：静应力只能由静载荷产生，变应力可能由变载荷或静载荷产生。t0σa在变应力下，零件的主要失效形式为：疲劳破坏

6.名义应力----由名义载荷求出的应力7.计算应力----由计算载荷求出的应力零件工作—→承受载荷—→载荷欲使零件失效零件据自身结构、材料反抗失效—→反抗失效＞失效—→解决办法：合理设计遵循设计准则疲劳曲线

§2机械零件的强度强度准则强度：零件抵抗断裂、塑变、疲劳破坏的能力。方法1：或判断危险截面的最大应力(,)是否小于或等于许用应力([],[])疲劳曲线

方法2：判断危险截面的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数

静应力强度

2.

复合应力时的塑性材料零件用第三或第四强度理论进行强度计算,先求出复合应力的当量值,然后应用强度理论计算。静应力作用下的零件强度失效形式-----塑性变形或断裂1.单向应力时的塑性材料零件：按不发生塑性变形的条件进行强度计算,取屈服极限为极限应力,不考虑应力集中疲劳曲线

疲劳曲线

变应力强度：

变应力工作的零件失效形式将是疲劳断裂疲劳极限：循环特性一定的应力作用N次而不发生疲劳破坏的最大应力rN影响疲劳极限的因素----循环特性,循环次数,应力集中,零件尺寸,表面状态

§3机械零件的表面强度表面强度分为三种:A.表面接触强度B.表面挤压强度C.表面磨损强度表面接触强度疲劳曲线

1.静载荷作用时的失效形式:

脆性材料---表面压碎塑性材料---表面塑性变形计算条件疲劳曲线

----失效为疲劳破坏(表面疲劳磨损)计算准则----变载荷作用下的表面强度:疲劳曲线

提高表面强度的主要措施1.增大接触表面的综合曲率半径2.将外接触改为内接触3.将点接触改为线接触4.提高表面硬度5.改善加工质量6.采用粘度较高的润滑油疲劳曲线

表面挤压强度1.挤压应力2.挤压失效形式----压碎和塑性变形3.挤压应力的分布4.条件性简化计算挤压应力5.计算公式

表面磨损强度条件性计算1、滑动速度低、载荷大时限制表面压强

p[p](防止压碎及塑性变形）2、滑动速度高时防止润滑失效

pv[pv]3、高速时防止速度过高加速磨损

v[v]疲劳曲线

提高表面磨损强度的措施1