1、1 1 載荷和應力的分類載荷和應力的分類3 3 機械零件的表面強度機械零件的表面強度2 2 機械零件的強度機械零件的強度工作能力工作能力: :1 1、零件的工作能力、零件的工作能力不發生失效時的安全工作限度不發生失效時的安全工作限度。2 2、工作能力也具有多樣性、工作能力也具有多樣性3 3、同一種零件也有多種不同的工作能力、同一種零件也有多種不同的工作能力承載、耐壓、耐溫、耐承載、耐壓、耐溫、耐 變形、耐蠕變等變形、耐蠕變等4 4、失效、失效零件喪失工作能力或達不到設計要求的性能時。零件喪失工作能力或達不到設計要求的性能時。5 5、常見失效形式、常見失效形式 破裂或塑性變形；彈性變形過大；破裂

2、或塑性變形；彈性變形過大；表面磨損、膠合；打滑；表面磨損、膠合；打滑；聯接松動性。聯接松動性。6 6、計算準則：、計算準則： 針對某種失效形式、為滿足某種工作能力而建針對某種失效形式、為滿足某種工作能力而建立的設計準則立的設計準則一、載荷分類一、載荷分類-靜載荷和變載荷靜載荷和變載荷1.1.靜載荷靜載荷-大小方向不隨時間變化或變化很小的載荷。大小方向不隨時間變化或變化很小的載荷。 2.2.變載荷變載荷-隨時間作周期性或非周期性變化的載荷隨時間作周期性或非周期性變化的載荷 1 載荷和應力的分類載荷和應力的分類3.3.設計計算中涉及設計計算中涉及-名義載荷和計算載荷名義載荷和計算載荷 計算載荷計算

3、載荷(F(Fc c、P Pc c、T Tc c)=)=載荷系數載荷系數名義載荷名義載荷4.載荷系數主要由動力機和工作機的工作性能決定載荷系數主要由動力機和工作機的工作性能決定1.靜應力：大小方向不隨時間變化或變化緩慢的應力靜應力：大小方向不隨時間變化或變化緩慢的應力2.變應力：大小方向隨時間變化的應力變應力：大小方向隨時間變化的應力二、應力的分類二、應力的分類-靜應力和變應力靜應力和變應力3.變應力具有多樣性變應力具有多樣性,但可以歸納為但可以歸納為: 對稱循環、脈動循環、非對稱循環變應力三種基本類型對稱循環、脈動循環、非對稱循環變應力三種基本類型s sm平均應力；平均應力；s sa 應力幅值

4、應力幅值s smax最大應力；最大應力； s smin最小應力最小應力r 循環特性（征）循環特性（征）2minmaxmsss2minmaxasssmaxminssr4.變應力通常可用變應力通常可用5個參數來描述個參數來描述材料疲勞的兩種類別描述規律性的交變應力可有描述規律性的交變應力可有5 5個參數，個參數，但其中只有兩個參數是獨立的。但其中只有兩個參數是獨立的。r r = -1= -1對稱循環應力對稱循環應力r r=0=0脈動循環應力脈動循環應力r r=1=1靜應力靜應力 材料疲勞的兩種類別 循環特性（征）：循環特性（征）：maxminssr靜應力靜應力只能由只能由靜載荷靜載荷產生，產生，變

5、應力變應力可能由可能由變載荷變載荷或或靜載荷靜載荷產生。產生。t0a在變應力下，零件的主要失效形式為：在變應力下，零件的主要失效形式為：疲勞破壞疲勞破壞 6.6.名義應力名義應力-由名義載荷求出的應力由名義載荷求出的應力7.7.計算應力計算應力-由計算載荷求出的應力由計算載荷求出的應力零件工作零件工作 承受載荷承受載荷 載荷欲使零件失效載荷欲使零件失效零件據自身結構、零件據自身結構、材料反抗失效材料反抗失效反抗失效失效反抗失效失效 解決辦法：合理設計解決辦法：合理設計遵循設計準則遵循設計準則疲勞曲線2 2 機械零件的強度機械零件的強度強度準則強度準則強度：零件抵抗強度：零件抵抗斷裂斷裂、塑變塑

6、變、疲勞破壞疲勞破壞的能力。的能力。方法方法1 1：ss或或limsssSlimS判斷危險截面的最大應力判斷危險截面的最大應力( (s s, , ) )是否小于是否小于或等于許用應力或等于許用應力( (s s, ) )疲勞曲線方法方法2 2：limssssSSlimSS判斷危險截面的實際安全系數是否大于或等于判斷危險截面的實際安全系數是否大于或等于許用安全系數許用安全系數靜應力強度靜應力強度 2. 復合應力時的塑性材料零件復合應力時的塑性材料零件 用第三或第四強度理論進行強度計算用第三或第四強度理論進行強度計算, , 先求出復先求出復合應力的當量值合應力的當量值, , 然后應用強度理論計算。然

7、后應用強度理論計算。靜應力作用下的零件強度失效形式靜應力作用下的零件強度失效形式 -塑性變形或斷裂塑性變形或斷裂1. 單向應力時的塑性材料零件：單向應力時的塑性材料零件： 按不發生塑性變形的條件進行強度計算按不發生塑性變形的條件進行強度計算, 取取屈屈 服極限為極限應力服極限為極限應力, 不考慮應力集中不考慮應力集中疲勞曲線3,42222ssssssTbTb22SSSSSSss222SSTssbssss疲勞曲線變應力強度：變應力強度： 變應力工作的零件失效形式將是疲勞斷裂變應力工作的零件失效形式將是疲勞斷裂疲勞極限：循環特性一定的應力作用疲勞極限：循環特性一定的應力作用N N次而不發生次而不發

8、生 疲勞破壞的最大應力疲勞破壞的最大應力s srNrN影響疲勞極限的因素影響疲勞極限的因素-循環特性循環特性, ,循環次數循環次數, ,應力集應力集 中中, ,零件尺寸零件尺寸, ,表面狀態表面狀態3 3 機械零件的表面強度機械零件的表面強度表面強度分為三種表面強度分為三種: :A.A.表面接觸強度表面接觸強度B.B.表面擠壓強度表面擠壓強度C.C.表面磨損強表面磨損強度度表面接觸強度表面接觸強度疲勞曲線1.1.靜載荷作用時的失效形式靜載荷作用時的失效形式: : 脆性材料脆性材料-表面壓碎表面壓碎 塑性材料塑性材料-表面塑性變形表面塑性變形計算條件計算條件maxmaxHHss疲勞曲線-失效為疲

9、勞破壞失效為疲勞破壞( (表面疲勞磨損表面疲勞磨損) )計算準則計算準則-maxHHss變載荷作用下的表面強度變載荷作用下的表面強度:疲勞曲線提高表面強度的主要措施提高表面強度的主要措施1.1.增大接觸表面的綜合曲率半徑增大接觸表面的綜合曲率半徑2.2.將外接觸改為內接觸將外接觸改為內接觸3.3.將點接觸改為線接觸將點接觸改為線接觸4.4.提高表面硬度提高表面硬度5.5.改善加工質量改善加工質量6.6.采用粘度較高的潤滑油采用粘度較高的潤滑油疲勞曲線表面擠壓強度表面擠壓強度1.1.擠壓應力擠壓應力2.2.擠壓失效形式擠壓失效形式-壓碎和塑性變形壓碎和塑性變形3.3.擠壓應力的分布擠壓應力的分布4.4.條件性簡化計算擠壓應力條件性簡化計算擠壓應力5.5.計算公式計算公式PPAFss表面磨損強度表面磨損強度條件性計算條件性計算1 1、滑動速度低、載荷大時限制表面壓強、滑動速度低、載荷大時限制表面壓強 p p p (p (防止壓碎及塑性變形）防止壓碎及塑性變形）2 2、滑動速度高時防止潤滑失效、滑動速度高時防止潤滑失效 pvpv pvpv 3 3、高速時防止速度過高加速磨損、高速時防止速度過高加速磨損 v v vv疲勞曲線提高表面磨損強度的措施提高表面磨損強度的措施1.1.選用