第二章 机械零件的工作能力和计算准则 §2—1 载荷与应力的分类 一、载荷的分类 失效: 机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能 第二章 机械零件的工作能力和计算准则 失效: 机械零件丧失工作能力或达不到设计要求性能 工作能力: 机械零件不发生失效时的安全工作限度 §2—1 载荷与应力的分类 一、载荷的分类 静载荷 变载荷： 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 载荷： 1）名义载荷 2）计算载荷
二、应力的分类 1、应力种类 静应力 变应力： 稳定循环变应力 不稳定变应力： 规律性不稳定变应力 随机变应力
2、稳定循环变应力的基本参数和种类 a) 基本参数 最大应力 最小应力 平均应力 应力幅 应力循环特性
b) 稳定循环变应力种类： γ = –1 ——对称循环变应力 γ = 0 —— 脉动循环变应力 -1< γ<+1——不对称循环变应力 γ =+1 —— 静应力 思考: 静应力由静载荷产生,变应力由变载荷产生. 对吗?为什么?
注意：静应力只能由静载荷产生， 而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载荷产生 3）名义应力和计算应力 名义应力——由名义载荷产生的应力 计算应力——由计算载荷产生的应力
§ 2—2 机械零件的强度计算 一、判定机械零件强度的方法 1、应力法 2、安全系数法 ——极限正应力
二、静应力强度 1、塑性零件 失效形式：塑性变形 塑性材料极限应力： （屈服极限） 1）、单向应力下的塑性零件 强度条件： 或
2）、复合应力时的塑性材料零件 按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算 由第三强度理论：（最大剪应力理论） 由第四强度理论： （最大变形能理论） 复合应力计算安全系数为：
2、脆性材料与低塑性材料 失效形式：断裂 1）、单向应力状态 脆性材料极限应力： （强度极限） 强度条件： 或 或
一般工作期内应力变化次数<103（104） ——按静应力强度计算 2）、复合应力下工作的零件 按第一强度条件： （最大主应力理论） 注意：低塑性材料（低温回火的高强度钢） —强度计算应计入应力集中的影响 脆性材料（铸铁） —强度计算不考虑应力集中
三、变应力强度 变应力强度计算将在第3章详细讲解 失效形式：疲劳断裂 塑性材料极限应力： （疲劳极限） 塑性材料极限应力： （疲劳极限） ＿＿＿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 影响疲劳极限的因素： 不仅与材料性能、变应力的循环特性、应力循环次数有关，应力集中、表面状态、 零件尺寸都对疲劳极限有很大影响。 变应力强度计算将在第3章详细讲解
四、许用安全系数 五、提高机械零件强度的措施 1、合理布置零件，减少所受载荷 2、降低载荷集中，均匀载荷分布 3、采用等强度结构 4、合理选择截面 5、减少应力集中
§2-3 机械零件的表面强度 一、表面接触强度 高副零件工作时，理论上是点接触或线接触→实际上由于接触部分的局部弹性变形而形成面接触→由于接触面积很小，使表层产生的局部应力却很大。该应力称为接触应力。在表面接触应力作用下的零件强度称为接触强度 计算依据：弹性力学的赫兹公式
1、接触应力 a)两圆柱体接触
b)两球接触 ρ——综合曲率半径 说明：1）圆柱体 球 ∴σHmax与F不呈线性关系
2）圆柱体 ，球 ∴ρ越大， σHmax越小 3）同样的ρ 1、 ρ 2下，内接触时ρ较大， σHmax较小，约为外接触时的48%，∴重载情况下，采用内接触，有利于提高承载能力或降低接触副的尺寸。 2、失效形式 静应力: 表面压碎 ——脆性材料, 表面塑性变形——塑性材料 变应力：疲劳点蚀——齿轮、滚动轴承的常见失效形式。
二、表面挤压强度 三、表面磨损强度 3、提高接触疲劳强度的措施 1）控制最大接触应力 2）提高接触表面硬度，改善表面加工质量 3）增大综合曲率半径 ρ 4）改外接触为内接触，点接触→线接触 5）采用高粘度润滑油 二、表面挤压强度 塑性变形或表面破碎 三、表面磨损强度 磨损
§ 2—4 机械零件的刚度 刚度：零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力 一、刚度的影响 二、刚度的计算准则 y——可以是挠度、偏转角或扭转角 三、影响刚度的因素及其改进措施 1、材料对刚度的影响 2、结构对刚度的影响 3、预紧装配对刚度的影响