第三章机械零件的强度 §3-1材料的疲劳特性 §3-2机械零件的疲劳强度计算 §3-3机械零件的抗断裂强度 §3-4机械零件的接触强度
§3-1 材料的疲劳特性 §3-2 机械零件的疲劳强度计算 §3-3 机械零件的抗断裂强度 §3-4 机械零件的接触强度 第三章 机械零件的强度
材料的疲劳特性 二 o一W疲劳曲线 Or 机械零件的疲劳大多发生在σ一N曲线的 Os B CD段，可用下式描述： C oN=C(Nc≤N≤N) D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着 N 无限寿命区其方程为： D ON -Oo (N>Np) 由于W6很大，所以在作疲劳试验时，常 ≈103 N N≈107 规定一个循环次数W(称为循环基数)，用W σ一W疲劳曲线 及其相对应的疲劳极限o,来近似代表和O∞，于是有： oN=omN。=C 有限寿命区间内循环次数W与疲劳极限σN的关系为： OIN =0 N N No 式中，σNo及m的值由材料试验确定
材料的疲劳特性 疲劳曲线 机械零件的疲劳大多发生在s－N曲线的 CD段，可用下式描述： ( ) C D m s rN N = C N N N ) s rN =s r （N ND D点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着 无限寿命区其方程为： 由于ND很大，所以在作疲劳试验时，常 规定一个循环次数N0 (称为循环基数)，用N0 及其相对应的疲劳极限σr来近似代表ND和 σr∞，于是有： N = N0 = C m r m s rN s 有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为： 式中， sr、N0及m的值由材料试验确定。 二、 s－N疲劳曲线 m 0 rN r N N s =s 0 m rN r N N = s s s－N疲劳曲线
材料的疲劳特性 三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图） 机械零件材料的疲劳特性除用σ一曲线表示外，还可用等寿命曲线来 描述。该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。 在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。 用A'GC折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。 A'G直线的方程为： 01=0a+Ψ0m G CG直线的方程为： Og+On=Os Ψ为试件受循环弯曲应力时的材 450 45° 料常数，其值由试验及下式决定： 0 m 2 Os 。= 20-1-00 0 对于碳钢，Ψ0.10.2，对于合金钢，Ψ0.2~0.3
极限应力线图 材料的疲劳特性 三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图） 机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用等寿命曲线来 描述。该曲线表达了不同应力比时疲劳极限的特性。 在工程应用中，常将等寿命曲线用直线来近似替代。 用A'Ｇ'C折线表示零件材料的极限应力线图是其中一种近似方法。 A'Ｇ'直线的方程为： s 1 s a s s m = + − s a s m =s s + CＧ'直线的方程为： 0 2 1 0 s s s s − = − σ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： 对于碳钢，σ≈0.1~0.2，对于合金钢，σ≈0.2~0.3
机械零件的疲劳强度计算 零件的极限应力线图 由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。 以弯曲疲劳极限的综合影响系数K表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ1 与零件对称循环弯曲疲劳极限o1的比值，即 K。=1 6e 在不对称循环时，K是试件与零件极限应力幅的比值。 将零件材料的极限应力线图 中的直线A'D'G按比例向下移， D G 成为右图所示的直线ADG,而极 限应力曲线的CG部分，由于是 按照静应力的要求来考虑的，故 0-1e= 2K 不须进行修正。这样就得到了零 件的极限应力线图。 2
机械零件的疲劳强度计算1 机械零件的疲劳强度计算 一、零件的极限应力线图 由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响， 使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。 以弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ表示材料对称循环弯曲疲劳极限σ-1 与零件对称循环弯曲疲劳极限σ-1e的比值，即 1e 1 − − = s s Ks 在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。 将零件材料的极限应力线图 中的直线A'D'G' 按比例向下移， 成为右图所示的直线ADG，而极 限应力曲线的 CG 部分，由于是 按照静应力的要求来考虑的，故 不须进行修正。这样就得到了零 件的极限应力线图
机械零件的疲劳强度计算 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，首先根据零件危险截面上的omax及omn确定 平均应力om与应力幅oa,然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应 力点M或N 相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线 上的某一个点所代表的应力(o,o)。 G M 计算安全系数及疲劳强度条件为： a m S ≥S max Os 根据零件工作时所受的约束来确定应力可能发生的变化规律，从而决定 以哪一个点来表示极限应力。 机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种： ■应力比为常数：r=C ■平均应力为常数om=C D最小应力为常数omin=C
机械零件的疲劳强度计算2 机械零件的疲劳强度计算 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，首先根据零件危险截面上的 σmax 及 σmin确定 平均应力σm与应力幅σa，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应 力点M或N。 根据零件工作时所受的约束来确定应力可能发生的变化规律，从而决定 以哪一个点来表示极限应力。 机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种： 应力比为常数：r=C 平均应力为常数σm=C 最小应力为常数σmin=C 相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线 上的某一个点所代表的应力 (s m ,s a ) 。 计算安全系数及疲劳强度条件为： S S + + = = m a m a max max ca s s s s s s