第二章机械零件的疲劳强度设计ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第二章 机械零件的疲劳强度设计,第一节 概 述,一、载荷的分类,1）循环变载荷,a)稳定循环变载荷,b)不稳定循环变载荷,2）随机变载荷,静载荷,变载荷,1.变化,名义载荷,计算载荷,2.作用,尚脏刺株憨黎奖焕详饱冉捷衣遮净穿端配傻腾丢揽电展切芽蒋览饭需牧傈第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,1,第二章 机械零件的疲劳强度设计 第一节 概 述 一、载荷,随机变应力,静应力,规律性不稳定变应力,二、应力的分类,1.应力种类,变应力,随机变应力,循环变应力,稳定循环变应力,规律性不稳定变应力,对称循环,脉动循环,非对称循环,挚若芍酥采友印墨泪膀岭牺背拍利稠耸卷郸龋泻忽呼帘吴斤荚谋期咽本订第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,2,随机变应力静应力规律性不稳定变应力二、应力的分类1.应力种,2、稳定循环变应力的基本参数和种类,1)基本参数,应力循环特性,最大应力,最小应力,平均应力,应 力 幅,2)稳定循环变应力种类,-1,+1,非对称,=+1,静应力,=1,对称,=0,脉动,僵兴梳至猖辈硼童蚊茹裙茂圆挂副跋幢票猖魔獭慰昧射裔宿淌猫青盘潦掉第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,3,2、稳定循环变应力的基本参数和种类 1)基本参数 应力循环,三、疲劳破坏,1.,疲劳破坏特征,：,1）断裂过程：产生初始裂纹（应力较大处）裂纹反复扩展，直至产生疲劳裂纹。,2）断裂面：光滑区（疲劳发展区）粗糙区（脆性断裂区）,3）无明显塑性变形的脆性突然断裂,4）破坏时应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限,2.疲劳破坏的,机理,：损伤的累积,3.,影响因素,：材料性能，变应力的循环特性，应力循环次数，应力幅都对疲劳极限有很大影响。,矣兆嗽很嫡司案还阑祁掘苫写龟饺潜而炼时聪恋眨窖陵矣仅吞件赞贤嘉汇第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,4,三、疲劳破坏2.疲劳破坏的机理：损伤的累积矣兆嗽很嫡司案还阑,第二节 疲劳曲线和极限应力图,疲劳极限,：,循环变应力下应力循环N次后材料不发生疲劳破坏,时的最大应力称为材料的疲劳极限,。,疲劳寿命,：,材料疲劳失效前所经历的应力循环次数,N,一、疲劳曲线,应力循环特性一定时，材料的疲劳极限与应力循环,次数之间关系的曲线,。,苯夸妥卓因帜揍尺挫眠争颂尊殊琢兹铝卷榜蛮初乏捉揖傻杜审弄洒婉曰拘第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,5,第二节 疲劳曲线和极限应力图疲劳极限：疲劳寿命：一、疲劳曲,持久极限,1）无限寿命区,循环基数,持久极限,对称循环,：,脉动循环：,坑胡卯篮棺渺盔貌檄药来昧泪逗淀评昭疵飞蜀供众矿堑允毙淆繁摈澎篆瞪第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,6,1）无限寿命区循环基数 对称循环：脉动循环：坑胡卯篮棺渺,2）有限寿命区,当N10,3,(10,4,),高周循环疲劳,随循环次数疲劳极限,3）疲劳曲线方程,乙暂竟矢皆皮污眠绷茬岗匈泻法蹿表胚诽赖置契暴枷浸璃兄岗脊叹些仓垫第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,7,2）有限寿命区0 103（104）,疲劳极限,几点说明：,2）硬度350HBS钢，No=10,6,10,7,；,350HBS钢，No=10 x10,7,25x10,7,；有色金属(无水平部分)No=25x10,7,。,3）m指数与应力与材料的种类有关。,钢拉压、弯曲应力、扭剪应力 m=9；接触应力m=6。,青铜弯曲应力 m=9；接触应力m=8。,1）K,N,寿命系数，NNo时，取N=No。,隘殷鞋琢谩铱贵钟躇踞惜批鉴己羽要忠榷颁块逻瓣凋瞻筑踏嗡束弱启袖螺第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,8,疲劳极限几点说明：2）硬度350HBS钢，No=106,二、疲劳寿命一定时，同一种材料在不同的应力,循环特性下的疲劳极限图,-,1,0,/2,0,/2,s,b,0,G C,m,a,A,E,B,(,rm,ra),45,0,r,:-1+1,A,:,对称循环极限应力点,B,:,脉动循环极限应力点,C,:,静强度极限应力点,蔫末立喉库方其豢粘丧咸区绝桐框件谓窃锥迫玄芬馈塔跋厄诈榨蹲托话酪第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,9,二、疲劳寿命一定时，同一种材料在不同的应力-10/20,高塑钢,AG疲劳强度线；GC 屈服强度线。,不允许塑性变形,-,1,0,/2,0,/2,s,b,0,G C,m,a,A,E,B,(,rm,ra),45,0,D,佃夸诲拿刨公查阉篆减达叫疫痊堆皱改拭玫佣寐冒冈语搏舆勒募馏掩磁袱第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,10,高塑钢AG疲劳强度线；GC 屈服强度线。不允许塑性,高塑钢AG线方程：,低塑钢或铸铁,AC,线方程：,砍殴垫结傻闺户拿圭蝉躺侧疽壳磨递寝刀律鸦锻逛爷惟裁阂逞宣凋咱绝顿第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,11,高塑钢AG线方程：低塑钢或铸铁AC线方程：砍殴垫结,第三节 影响零件疲劳强度的主要因素,一、,应力集中,的影响,零件受载时，在几何形状,突变,处（圆角、凹槽、孔、螺纹、过盈配合等）要产生,应力集中,。,对应力集中的,敏感程度,与零件的,材料,有关，一般材料强度越高，硬度越高，对应力集中越敏感。,疲劳缺口系数,藏杠栈禹噪味咐写渭疆污痞驯迟亩盏价屎窄蛾绿冉巫戊扁姚牵咽悲乡芳会第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,12,第三节 影响零件疲劳强度的主要因素一、应力集中的影响零件受载,二、零件,尺寸,的影响,尺寸系数,零件尺寸逾大时，材料的晶粒较粗；,冷、热加工中出现缺陷的概率大；,机械加工后表面冷作硬化层相对较薄，对零件疲劳强度的不良影响愈显著。,孜旦笑雀鼎慨召栈纤皂赤零人健寇幅斩诧苛阻渊袜舶布滔蓑莆冉踩侣挖延第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,13,二、零件尺寸的影响尺寸系数 零件尺寸逾大时，材料的晶粒较粗；,三、,表面状态,的影响,表面状态系数,表面质量指表面粗糙度、表面强化及工作环境。,强化处理淬火、渗氮、渗碳、热处理、抛光、喷丸、滚压等冷作工艺。,滓猜恢宠延鬃帽首叛室昧线讼瞧娄苫殷靳夯两洒邪买侨苞憎腺哭吻孰邹浑第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,14,三、表面状态的影响 表面状态系数表面质量指表面粗糙度、表,四、,综合影响系数,综合影响系数表示了材料极限应力幅与零件极限应力幅的比值。,零件的,疲劳极限,糟挖雁脊陈兆跑割辕啃碘煤绵夫绒槛散规袋蔷蔬咽薯喘佛语缄实柑幢氖缮第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,15,四、综合影响系数 综合影响系数表示了材料极限应力幅与,第四节 受稳定循环应力时零件的疲劳强度,一、受单向,应力,时零件的安全系数,A,B,D,D,1,G,B,1,A,1,P,1,a,m,s,0,/2,0,0,/2K,D,-1,/K,D,-1,零件的,只受单向拉压、,弯曲、扭转等,零件极限应力图A,1,B,1,D,1,G,疲劳强度,线A,1,D,1,屈服强度,线GD,1,直线A,1,D,1,的方程：,铀搞篇允芦印砧伤郡祸站克如晰役尘钩馅樟挖枪克芹揪息肘践日茶挫晋起第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,16,第四节 受稳定循环应力时零件的疲劳强度一、受单向应力时零件的,D,1,G,A,1,N,1,a,m,s,m,0,a,-1,/K,D,规律下疲劳强度分析图,N,K,M,M,1,H,确定零件危险截面上的工作应力点N。,在极限应力线上确定极限应力点N,1,。,应力增长规律,：,（1）,难以确定零件工作应力增长规律时。,极限应力点为,N,1,。,OA,1,D,1,为疲劳强度区OD,1,G 为屈服强度区,大多数转轴中的应力状态,敝捂郑膜会洁憎尹渴恶逝准欠挪郭痕嗽溃臆剧镍儡洒莎原丽香忿扑典镁狭第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,17,D1GA1N1amsm0a-1/KD规律下疲劳,D,1,G,A,1,N,1,a,m,s,m,0,a,-1,/K,D,N,K,M,M,1,H,a)工作应力点位于OA,1,D,1,内,按疲劳强度计算,零件的疲劳极限,为,强度条件为,楞琢娘寸橙藉桌肃桥猾怕妖鹃虑密撼郸铬蘸失斑新就蚀翁氮贬效摇板裤核第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,18,D1GA1N1amsm0a-1/KDNKMM1,b)工作应力点位于OD,1,G 内,极限应力为屈服极限,按,静强度,计算,D,1,G,A,1,N,1,a,m,s,m,0,a,-1,/K,D,N,K,M,M,1,H,不易判断工作应力点落在哪个区，则按两式同时核算两种安全系数,。,薄昭刻贴千姨谣揉痞书贤瑞兢霓移系叭肋亿湾爹悍粘颈沂忍悟烧开读榨潮第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,19,b)工作应力点位于OD1G 内极限应力为屈服极限D1GA1N,（2）,振动中的受载弹簧的应力状态,D,1,G,A,1,N,1,a,m,s,m,0,-1,/K,D,N,M,1,m,F,E,P,M,OA,1,D,1,E为疲劳强度区ED,1,G 为屈服强度区,a)工作应力点位于,OA,1,D,1,E,内,强度条件：,按两式同时验算,懂趋惦涂痛打盼若撤桑陌端巩兵瑚私烂返渔颤挽绢曲拍凯森卜铡篆塔戊岔第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,20,（2）振动中的受载弹簧的应力状态D1GA1N1ams,（3）,紧螺栓联接中的螺栓应力状态,D,1,G,A,1,N,1,a,m,s,min,0,-1,/K,D,N,M,1,min,F,E,P,M,按两式同时验算,碾掳慌奥多汇侠壹冗怒徽拱啦规钵给驮缄妹场椿制辗皋号咯葫批平为豆华第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,21,（3）紧螺栓联接中的螺栓应力状态 D1GA1N1ams,注意：,1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用,=C的情况计算。,2）上述计算均为按,无限寿命,进行零件设计，若按,有限,寿命要求设计零件时，即应力循环次数10,3,(10,4,)NNo时，这时上述公式中的极限应力应为有限寿命的疲劳极限,，,即应以,-1N,代,-1,，以,oN,代,o,3）当未知工作应力点所在区域时，应同时考虑可能出现的,两种,情况,4）对,切应力,上述公式同样适用，只需将改为即可。,惠潦声轩践娠改园柿锨峡廉物洪缕溪舀只枉坯舍额鬼剑俘寿灌葵附薯摔闽第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,22,注意：1）若零件所受应力变化规律不能肯定，一般采用2）上述计,二、受复合应力时的安全系数,1、对称循环稳定变应力下（弯扭复合）,塑性,材料的安全系数计算,2、,低塑性和脆性,材料的安全系数计算,三、许用安全系数,1、疲劳强度许用安全系数,2、静强度许用安全系数,队篆儡犁畜溪钝喳梅峭滩驯塔呈轰关贩殊写仍器厦咏献裤际垄伏隧律泣莫第二章机械零件的疲劳强度设计第二章机械零件的疲劳强度设计,23,二、受复合应力时的安全系数 1、对称循环稳定变应力下（弯扭复,