【正文】 （即壽命為 N時(shí)）的疲勞極限 ?－ 1N則為： 利用上式，可求得不同循環(huán)次數(shù) N時(shí)的疲勞極限值 ?－ 1N， kN稱為壽命系數(shù)。 對(duì)低碳鋼而言，循環(huán)基數(shù) N0=106～ 107； 對(duì)合金鋼及有色金屬，循環(huán)基數(shù) N0=108或（ 5108）；變應(yīng)力 ?與在此應(yīng)力作用下斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù) N之間有以下關(guān)系式：此式稱為疲勞曲線方程（或 ?—N 曲線方程）。所謂 “無(wú)限 ”壽命，是指零件承受的變應(yīng)力水平低于或等于材料的疲勞極限 ?－1，工作應(yīng)力總循環(huán)次數(shù)可大于 N0，零件將永遠(yuǎn)不會(huì)產(chǎn)生破壞。 在作材料試驗(yàn)時(shí)，常取一規(guī)定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N0，稱為循環(huán)基數(shù)，把相應(yīng)于這一循環(huán)次數(shù)的疲勞極限，稱為材料的持久疲勞極限，記為 ?－ 1（或 ?r）。?a大N小?a中N中?a小N大Fr 曲線上各點(diǎn)表示在相應(yīng)的循環(huán)次數(shù)下，不產(chǎn)生疲勞失效的最大應(yīng)力值，即疲勞極限應(yīng)力。解：圖示各應(yīng)力隨時(shí)間變化的圖形分別表示什么類型的應(yīng)力？它們的應(yīng)力比分別是多少？?0 t?max?0 t?max?m?min?aa) b)?0 t?max?m?min=0?a?0 t?max?a?m=0c) d)解： a）靜應(yīng)力 r=1； b）非對(duì)稱（或穩(wěn)定）循環(huán)變應(yīng)力 0 r +1； c）脈動(dòng)循環(huán) r = 0； d）對(duì)稱循環(huán) r=－ 1。（ 1）屈服點(diǎn)；（ 2）疲勞極限；（ 3）強(qiáng)度極限：（ 4）彈性極限。（ 1）不足；（ 2）剛好滿足要求；（ 3）足夠。?2130N/mm20222機(jī)械零件的強(qiáng)度條件可以寫成 。變應(yīng)力特性 ?max、 ?min、 ?m、 ?a及 r等五個(gè)參數(shù)中的任意 來(lái)描述。發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如題 3圖所示，則其應(yīng)力幅 ?a和平均應(yīng)力 ?m分別為 。34發(fā)動(dòng)機(jī)連桿橫截面上的應(yīng)力變化規(guī)律如圖所示，則該變應(yīng)力的應(yīng)力比 r為 。下列四種敘述中 是正確的。Pr=6000APx=3000Nd=50150l=300?b彎曲應(yīng)力解： Pr ? A：對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力Px ? A：靜壓力 ＋ =?0 t?bPr（對(duì)稱循環(huán)）?0t?cPx（靜應(yīng)力）??a0 t?m3636合成后（穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力）第二章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算（習(xí)題）一、選擇題機(jī)械設(shè)計(jì)課程研究的內(nèi)容只限于 。解：??a0 t?max?m?min4040120例 3 已知： A截面產(chǎn)生 ?max=－ 400N/mm2， ?min=100N/mm2 求： ?a、 ?m， r。例 1 已知： ?max=200N/mm2， r =－ ，求： ?min、 ?a、 ?m。 由此可以看出，一種變應(yīng)力的狀況，一般地可由 ?max、 ?min、 ?m、 ?a及 r五個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)來(lái)確定。零件受周期性的最大應(yīng)力 ?max及最小應(yīng)力 ?min作用，其應(yīng)力幅為 ?a，平均應(yīng)力為 ?m，它們之間的關(guān)系為規(guī)定： ?a總為正值； ?a的符號(hào)要與 ?m的符號(hào)保持一致。二、變應(yīng)力參數(shù)二、變應(yīng)力參數(shù) 圖 22給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律。變應(yīng)力循環(huán)變應(yīng)力（周期）穩(wěn)定不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力簡(jiǎn)單復(fù)合對(duì) 稱脈 動(dòng)非對(duì)稱隨機(jī)變應(yīng)力（非周期）周 期t?b）不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力尖峰應(yīng)力C）隨機(jī)變應(yīng)力圖 21變應(yīng)力的分類b）若變化幅度也是按一定規(guī)律周期性變化如圖 21b所示，則稱為不穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力。機(jī)器的基本組成要素是什么？什么是通用零件？什么是專用零件？試各舉三個(gè)實(shí)例？一臺(tái)完整的機(jī)器通常是由哪些基本部分組成？各部分的作用是什么？機(jī)械零件有哪些主要的失效形式？機(jī)械零件常用的有哪些計(jì)算準(zhǔn)則？它們是針對(duì)什么失效形式而建立的？機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟有哪些？ 第一章結(jié)束習(xí) 題第二章第二章 機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算一、變應(yīng)力的分類二、變應(yīng)力參數(shù)三、幾種特殊的變應(yīng)力四、疲勞曲線（對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的 ?—N 曲線）五、（非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力的）極限應(yīng)力圖六、影響疲勞強(qiáng)度的因素七、不穩(wěn)定變應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算八、復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度計(jì)算（彎扭聯(lián)合作用）一、變應(yīng)力的分類一、變應(yīng)力的分類周期 時(shí)間 ta）穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力a）隨時(shí)間按一定規(guī)律周期性變化，而且變化幅度保持常數(shù)的變應(yīng)力稱為穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力?？己? 20%+80% 平時(shí)作業(yè)質(zhì)量、出席情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)目占 20%，期末考試占 80%，要求課內(nèi)：課外用時(shí)是 1： 2。它是最后一門專業(yè)基礎(chǔ)課，起到承接基礎(chǔ)課和專業(yè)課的橋梁作用。 綜合性比較強(qiáng)。四．課程的主要內(nèi)容 概括地說(shuō)，機(jī)械零件可以分為兩大類：本書(shū)討論的具體內(nèi)容是 ： （設(shè)計(jì)方法、步驟、原理） 1） 傳動(dòng)部分 — 帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)以及螺旋傳動(dòng)等； 2） 聯(lián)接部分 — 螺紋聯(lián)接，鍵、花鍵及無(wú)鍵聯(lián)接，銷釘聯(lián)接，鉚接、焊接、膠接與過(guò)盈配合聯(lián)接等； 3） 軸系部分 — 滑動(dòng)軸承、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器與離合器以及軸等； 4） 其他部分 — 彈簧、機(jī)座與箱體、減速器等；零件通用零件專用零件傳動(dòng)件連接件軸系件其 他（如螺釘、齒輪、鏈輪等）五、特點(diǎn)實(shí)踐性比較強(qiáng)。? 機(jī)械零件的設(shè)計(jì)大體要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)步驟： 載荷分析（受力分析）： W 應(yīng)力分析：失效分析：斷裂材料的選擇： 45鋼、 40Cr?s（手冊(cè)查到）確定計(jì)算準(zhǔn)則：（依據(jù)防止斷裂失效）計(jì)算零件的主要尺寸： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) l：（根據(jù)人體的情況，操作情況）其他尺寸 制圖：設(shè)計(jì)最后都是用圖紙來(lái)表達(dá)，然后拿到工廠去加工。三、零件的設(shè)計(jì)步驟? 失效的定義：在正常的工作條件下，機(jī)械零件喪失工作能力或達(dá)不到工作性能要求時(shí)，就稱為零件失效。單 缸雙 缸滾 筒模糊控制自適應(yīng)控制雙?？刂萍夹g(shù)設(shè)計(jì)目的：確定機(jī)械中各個(gè)零部件的結(jié)構(gòu)尺寸（量化）繪圖、對(duì)方案具體實(shí)施，出圖。 如減速器、離合器等。 以上是從功能上分析機(jī)械的組成，下面從結(jié)構(gòu)上看：零件： 是機(jī)械的制造單元，機(jī)器的基本組成要素就是機(jī)械零件。第一章第一章 機(jī)械及機(jī)械零件機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)概要設(shè)計(jì)概要 本章論述了機(jī)械設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容總綱、設(shè)計(jì)基本知識(shí)和一些共性問(wèn)題。一、 機(jī)械（機(jī)器）的組成二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟三、零件的設(shè)計(jì)步驟四、課程的主要內(nèi)容五、課程的特點(diǎn)六、學(xué)習(xí)要求七、達(dá)到的水平（國(guó)家教委制定）一、機(jī)械（機(jī)器）的組成一、機(jī)械（機(jī)器）的組成我們以洗衣機(jī)為例，來(lái)說(shuō)明機(jī)械的組成：電動(dòng)機(jī)進(jìn)水排水渦輪皮帶傳動(dòng)控制部分：正轉(zhuǎn)時(shí)間 反轉(zhuǎn)時(shí)間圖 1 洗衣機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖圖 2 機(jī)械（機(jī)器）的組成（按功能分）原動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)機(jī) 工作機(jī)輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)? 原動(dòng)機(jī)部分 是驅(qū)動(dòng)整部機(jī)器以完成預(yù)定功能的動(dòng)力源；? 執(zhí)行部分 是用來(lái)完成機(jī)器預(yù)定功能的組成部分；? 傳動(dòng)部分 是把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)。部件： 按共同的用途組合起來(lái)的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝配的組合體。按大小來(lái)分： 機(jī)械（機(jī)器）部 件零 件圖 3 機(jī)械（機(jī)器）的組成（按大小分）二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟二、機(jī)械設(shè)計(jì)步驟計(jì)劃階段提出要求洗衣機(jī)自動(dòng)進(jìn)水洗 滌甩干（脫水）方案設(shè)計(jì)提出盡可能多的解決方法篩選、決策、評(píng)價(jià)（可靠性、經(jīng)濟(jì)上），選出最佳方案。技術(shù)文件編制 ： 編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。機(jī)械零件的失效形式整體斷裂過(guò)大的殘余變形腐蝕、磨損和接觸疲勞機(jī)械零件的工作能力強(qiáng)度剛度機(jī)械零件計(jì)算準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則：剛度準(zhǔn)則 ：壽命準(zhǔn)則：（表示耐磨程度）壽命（耐磨性、耐腐蝕性） 下面我們以設(shè)計(jì)千斤頂立柱為例，來(lái)說(shuō)明機(jī)械零件的設(shè)計(jì)步驟：dl車自重 W=2023kg=2噸?s為屈服極限由此可求出 d；其中 Smin根據(jù)工作環(huán)境來(lái)定。 這不僅是零件設(shè)計(jì)的一般步驟，而且也是講課的順序。理論性差一些，經(jīng)驗(yàn)、半經(jīng)驗(yàn)公式，實(shí)驗(yàn)得出比較多；理論推導(dǎo)出的比較少，答案不唯一。 受力分析 《理論力學(xué)》 應(yīng)力分析 《材料力學(xué)》 材料選擇 《材料與熱處理》承上啟下的作用。六、要求 以聽(tīng)課為主，自學(xué)為輔，考試內(nèi)容以講課和要求自學(xué)的為主，答疑兩周一次，具體時(shí)間待定。七、水平1）掌握通用機(jī)械零件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和簡(jiǎn)單機(jī)械的能力；2）樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策；3）具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力；《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 — 其中的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是查手冊(cè)的能力；4）掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基本訓(xùn)練；5）對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。如圖 21a所示。c）如果變化不呈周期性，而帶有偶然性，則稱為隨機(jī)變應(yīng)力，如圖21c所示。??a0 t?max?m?min??a0 t?max?m?min圖 22穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力 圖 22給出了一般情況下穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力譜的應(yīng)力變化規(guī)律 。其中： ?max— 變應(yīng)力最大值； ?min— 變應(yīng)力最小值； ?m— 平均應(yīng)力； ?a— 應(yīng)力幅； r— 循環(huán)特性， 1? r ? +1。??a0 t?max?m?min??a0 t?max?m?min圖 22穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力三、幾種特殊的變應(yīng)力 特殊點(diǎn)：?0 t?m靜應(yīng)力?max=?min=?m?a=0r=+1?0 t?max?min對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力??max?=??min?=?a?m=0r=1?0 t?max?m?min脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力?min=0?a=?m=?max/2r=0 不屬于上述三類的應(yīng)力稱為非對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力，其 r在 +1與 1之間，它可看作是由第一類（靜應(yīng)力）和第二類（對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力）疊加而成。解：??a0 t?max?m?min20050100例 2 已知： ?a= 80N/mm2， ?m=－ 40N/mm2 求： ?max、 ?min、 r、繪圖。FaFaFraAFrM?b彎曲應(yīng)力??a0 t?m100150400?0 t?a?0 t?m＋ = 穩(wěn)定循環(huán)變應(yīng)力R=－ 1對(duì)稱循環(huán) R=＋ 1靜應(yīng)力解：例 4 如圖示旋轉(zhuǎn)軸，求截面 A上 ?max、 ?min、 ?a、 ?m及 r。（ 1）專用零件和部件；（ 2）在高速、高壓、環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低等特殊條件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（ 3）在普通工作條件下工作的一般參數(shù)的通用零件和部件；（ 4）標(biāo)準(zhǔn)化的零件和部件。（ 1）變應(yīng)力只能由變載荷產(chǎn)生；（ 2）靜載荷不能產(chǎn)生變應(yīng)力；（ 3）變應(yīng)力是由靜載荷產(chǎn)生；（ 4）變應(yīng)力是由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。（ 1） ；（ 2） ；（ 3） ；（ 4） 。（ 1） ?a = － ， ?m = ；（ 2） ?a = ， ?m = ；（ 3） ?a = ， ?m = － ；（ 4） ?a = － ， ?m = －。（ 1）一個(gè)；（ 2）兩個(gè)；（ 3）三個(gè)；（ 4）四個(gè)。（ 1） ， 或 ，（ 2） ， 或 ，（ 3） ， 或 ，（ 4） ， 或 ，一直徑 d=18mm的等截面直桿， 桿長(zhǎng)為 800mm，受靜拉力 F=36kN，桿材料的屈服點(diǎn) ?s=270Mpa， 取許用安全系數(shù) [S]?=， 則該桿的強(qiáng)度 。在進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，其極限應(yīng)力應(yīng)為材料的 。二、分析與思考題