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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
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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
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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
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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?
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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
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§ 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
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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
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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：
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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
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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
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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
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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
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§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
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1、接触应力 a)两圆柱体接触
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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
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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。
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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
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§ 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
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