機(jī)械類ppt-文庫吧資料
2025-02-09 12:24本頁面
【正文】 素的影響，使得 零件的疲勞極限小于材料的疲勞極限 ，為此，引入應(yīng)力集中系數(shù)、尺寸系數(shù)和表面狀態(tài)系數(shù)等，以對(duì)材料的疲勞極限加以修正。 r??按靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 低周循環(huán) 高周循環(huán) 按照應(yīng)變疲勞理論解釋 通常用表示材料在對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力下的疲勞極限，表示材料在脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力下的疲勞極限。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 1. 應(yīng)力越小，試件能經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)越多 2. 接近 N0點(diǎn)直至右區(qū)，材料的疲勞極限趨于水平，把這一極限應(yīng)力稱為 持久極限 ，用 表示。在任意一個(gè)給定循環(huán)特性 r的條件下，表示應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N與疲勞極限應(yīng)力的關(guān)系曲線稱為 疲勞曲線 ，如圖 38所示。 其過程為產(chǎn)生初始裂紋 → 裂紋擴(kuò)展 → 突然斷裂。 但是，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明， 50％～ 90％的零件因變應(yīng)力作用而引起疲勞失效 ，所以，變應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算及其相關(guān)內(nèi)容分節(jié)敘述如下。其中，應(yīng)力循環(huán)特性 r尤其重要，它比較形象地描述了變應(yīng)力的循環(huán)特征，其變化范圍為（ ～ ），如下頁所示。以正應(yīng)力 σ為例，可將 τ替換 σ 最大應(yīng)力 m ax?最小應(yīng)力 min?平均應(yīng)力 m?m a x m i nm 2??? ??已知 2 個(gè)參數(shù) 可確定其余參數(shù) 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 應(yīng)力幅值 a?應(yīng)力比 （循環(huán)特性） r m a x m ina 2??? ??m inm a xr???第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 ?交變應(yīng)力的 5個(gè)參數(shù)中只有兩個(gè)參數(shù)是 獨(dú)立的。故在重載情形下，采用內(nèi)接觸有利于提高承載能力。 圖 36 工程實(shí)例 31圖 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 解： 由于在兩種情況下除半徑外，其他條件相同，因此設(shè)綜合曲率半徑分別為 和 ，則 ， 由最大接觸應(yīng)力的計(jì)算公式 (31)，得最大接觸應(yīng)力之比為 所以，圖示最大外、內(nèi)接觸應(yīng)力之比為。 (31) 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 【工程實(shí)例 31】 比較內(nèi)、外圓柱體在接觸狀態(tài)上的最大接觸應(yīng)力 求如圖 36所示兩種圓柱體接觸狀態(tài)的最大接觸應(yīng)力之比。 根據(jù)赫茲公式可以得到接觸應(yīng)力的計(jì)算公式為： 12H 2212121111FBEE???????????????????????式中， F為載荷； B為接觸寬度； ?1和 ?2分別為兩個(gè)接觸材料的泊松比； ?1和 ?2分別為兩個(gè)零件初始接觸線處的曲率半徑； E1和 E2分別為兩材料的彈性模量。 ?2．接觸應(yīng)力計(jì)算 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 圖 35 接觸應(yīng)力 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 由此產(chǎn)生的接觸應(yīng)力具有下述 特點(diǎn) ： ?（ 1）接觸應(yīng)力僅在局部很小的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生很大的應(yīng)力，而且是三向應(yīng)力狀態(tài)； ?（ 2）當(dāng)接觸點(diǎn)（或線）連續(xù)改變位置時(shí)，零件上任意點(diǎn)處的接觸應(yīng)力將在零和最大值之間變動(dòng)。 ?1．體積應(yīng)力計(jì)算 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 表 35 靜應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算 應(yīng) 力 類 別 計(jì) 算 公 式 備 注 說 明 拉伸 F—— 截面上的法向拉伸載荷 A—— 載荷作用的截面面積 壓縮 F—— 截面上的法向壓縮載荷，負(fù)號(hào)為應(yīng)力方向（表示壓應(yīng)力） A—— 載荷作用的截面面積 剪切 F—— 受剪面上的切向載荷 A—— 受剪面上的載荷作用總面積 擠壓 F—— 截面上的法向壓縮載荷 —— 載荷作用面積的等效投影面積 扭轉(zhuǎn) T—— 轉(zhuǎn)矩 WT—— 抗扭截面系數(shù)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力沿截面是不均勻分布的，其截面最外緣應(yīng)力最大 彎曲 M—— 轉(zhuǎn)矩 W—— 抗彎截面系數(shù)，彎曲應(yīng)力也是不均勻分布的，在中性層面上彎曲應(yīng)力為零 FA?? FA? ??FA? ??p FA? ? ?TTW? ?b MW? ?第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 圖 35所示的接觸形式可以在很多高副傳動(dòng)的零件上產(chǎn)生。 強(qiáng)度準(zhǔn)則的統(tǒng)一形式可以表示為 應(yīng)力計(jì)算是進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)或強(qiáng)度校核的基礎(chǔ)。 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 表 34 強(qiáng)度理論及適用范圍 強(qiáng) 度 理 論 適用材料屬性與破壞形式 表 征 參 數(shù) 條 件 第一強(qiáng)度理論 脆性材料，斷裂破壞 拉應(yīng)力 當(dāng)最大拉應(yīng)力達(dá)到單向拉伸的強(qiáng)度極限時(shí)，構(gòu)件就斷裂 第二強(qiáng)度理論 脆性材料，斷裂破壞 線應(yīng)變 當(dāng)最大伸長線應(yīng)變達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)下的極限應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件就斷裂 第三強(qiáng)度理論 塑性材料屈服變形過大導(dǎo)致斷裂 剪應(yīng)力 當(dāng)最大剪應(yīng)力達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)的極限剪應(yīng)力時(shí)，構(gòu)件就被破壞 第四強(qiáng)度理論 塑性材料屈服變形 形狀改變比能 當(dāng)形狀改變比能達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)屈服時(shí)的形狀改變比能時(shí)，構(gòu)件就被破壞 第 3章 機(jī)械設(shè)計(jì)中零件的 載荷、應(yīng)力和變形 機(jī)械設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)零件常采用塑性材料。
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