機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算

1、同濟(jì)大學(xué) 機(jī)械設(shè)計(jì)第三章 機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算15JXSJ第0節(jié) 強(qiáng)度計(jì)算中的基本定義一 載荷1. 按載荷性質(zhì)分類：1) 靜載荷：大小方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷。2) 變載荷：大小和（或）方向隨時(shí)間變化的載荷。2. 按使用情況分：1) 公稱載荷（名義載荷）： 按原動(dòng)機(jī)或工作機(jī)的額定功率計(jì)算出的載荷。 2) 計(jì)算載荷：設(shè)計(jì)零件時(shí)所用到的載荷。計(jì)算載荷與公稱載荷的關(guān)系：Fca=kFn Mca=kMn Tca=kTn3) 載荷系數(shù)：設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，將額定載荷放大的系數(shù)。由原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)等條件確定。1.按應(yīng)力性質(zhì)分穩(wěn)定變應(yīng)力非穩(wěn)定變應(yīng)力靜應(yīng)力變應(yīng)力非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力脈動(dòng)應(yīng)力規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)

2、力隨機(jī)性非穩(wěn)定變應(yīng)力二 應(yīng)力st靜應(yīng)力st對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力FwAt脈動(dòng)應(yīng)力Asmsmaxsminst周期變應(yīng)力sa2按強(qiáng)度計(jì)算使用分1) 工作應(yīng)力：由計(jì)算載荷按力學(xué)公式求得的應(yīng)力。2) 計(jì)算應(yīng)力：由強(qiáng)度理論求得的應(yīng)力。3) 極限應(yīng)力：根據(jù)強(qiáng)度準(zhǔn)則、材料性質(zhì)和應(yīng)力種類所選擇的機(jī)械性能極限值slim。4) 許用應(yīng)力：等效應(yīng)力允許達(dá)到的最大值。s=slim/ss用線性坐標(biāo)表示的疲勞曲線AsNBCDC高周疲勞低周疲勞0103104ND第1節(jié) 材料的疲勞特性一 疲勞曲線1 疲勞曲線給定循環(huán)特征g=slim/smax，表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N與疲勞極限sg的關(guān)系曲線稱為疲勞曲線（或s-N）。整理：即：其中：N0-

3、循環(huán)基數(shù)sg-N0時(shí)的疲勞極限kN-壽命系數(shù)2 疲勞曲線方程1) 方程中參數(shù)說明a) 低硬度350HB，N0=107 高硬度>350HB，N0=25×107b) 指數(shù)m：受應(yīng)力狀態(tài)鋼青銅拉、壓、彎、扭應(yīng)力99接觸應(yīng)力68c) 不同g，s-N不同；g越大，s也越大。二、 限應(yīng)力線圖1) 定義：同一材料，對(duì)于不同的循環(huán)特征進(jìn)行試驗(yàn)，求得疲勞極限，并將其繪在sm-sa坐標(biāo)系上，所得的曲線稱為極限應(yīng)力線圖。sasmsaA'G'D'smC450A' (0,s-1)D' (s0/2,s0/2)C(ss, 0)2) 簡(jiǎn)化曲線3) s-N與sm-sa關(guān)系

4、a) s-N曲線：同一循環(huán)特征下、不同循環(huán)次數(shù)。b) sm-sa：不同循環(huán)特征、相同循環(huán)次數(shù)。第二節(jié)機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、影響疲勞強(qiáng)度的因素影響機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度的主要因素有：應(yīng)力集中、尺寸大小、表面質(zhì)量等。它們零件疲勞極限的影響用綜合影響系數(shù)Ks=s-1/s-1e、Kt=t-1/t-1e來表示。它與應(yīng)力集中關(guān)系為：Ks=(ks/es+1/bs-1)/bqKt=(kt/et+1/bt-1)/bq 其中：ks、ks-零件有效應(yīng)力集中系數(shù)ks=1+qs(as-1)A (0,kNs-1/ks)D (kNs0/2,kNs0/2ks)C (ss, 0)零件有限壽命疲勞極限saA'G'D

5、'smC450ADkt=1+qt(at-1)qs、qt-材料的敏感系數(shù)as、at-理論應(yīng)力集中系數(shù)es、es-零件的尺寸系數(shù)bs、bt-表面狀態(tài)系數(shù)bq-表面強(qiáng)化系數(shù)二、考慮應(yīng)力綜合影響系數(shù)時(shí)極限應(yīng)力線圖三、向穩(wěn)定變應(yīng)力下的機(jī)械零件疲勞強(qiáng)度saA'G'D'smC450A' (0,kNs-1/(ks)D)B' (kNs0/2,kNs0/2(ks)D)S (ss, 0)ADG何謂單向.、復(fù)雜.、穩(wěn)定變應(yīng)力.？、s=slim/smax>ss1. 作應(yīng)力的增長(zhǎng)規(guī)律1)應(yīng)力循環(huán)特征為常數(shù)g=C 例：只受彎矩的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。2)平均應(yīng)力為常數(shù)常數(shù)sm=C 例

6、：彈簧。3)最小應(yīng)力為常數(shù)smin=C 例：螺紋聯(lián)結(jié)2. 循環(huán)特征為常數(shù)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算1）求極限應(yīng)力：sm/sa = （ smax-smin ）/（ smax+smin ）= （ 1-g）/（ 1+g）= 常數(shù) 因?yàn)?g常數(shù)A (0,kNs-1/ks)D (kNs0/2,kNs0/2ks)C (ss, 0)smsaADGCCCC'C'HGMLO聯(lián)解AD和OC得零件極限應(yīng)力：sa'= kNs-1sa/saesm'= kNs-1sm/ sae 其中： sae=kssa+yssmys=(2s-1-s0)/s0 2） 強(qiáng)度計(jì)算（1）按應(yīng)力幅計(jì)算安全系數(shù)C'在A'E'上ssa=sa'/ sa=kNs-1/ kssa+yssm= kNs-1/ sae sae等效應(yīng)力幅ys-平均應(yīng)力折合為應(yīng)力幅的等效系數(shù)（2）按靜強(qiáng)度計(jì)算C'在E'S上ss=ss/(sa+sm)第4節(jié) 械零件的接觸強(qiáng)度機(jī)械零件的表面強(qiáng)度分：表面接觸強(qiáng)度、表面擠壓強(qiáng)度、表面磨損強(qiáng)度1. 表面接觸強(qiáng)度的計(jì)算1) 接觸應(yīng)力的概念兩零件構(gòu)成高副