《机械设计总论 》PPT课件.ppt

机机机机 械械械械 设设设设 计计计计He who questions nothing learns nothingHe who questions nothing learns nothing必读书：必读书：1.机械设计机械设计 彭文生，李志明主编彭文生，李志明主编 高教出版社高教出版社 2002年年8月月2.机械设计习题集机械设计习题集 候玉英，孙立鹏主编候玉英，孙立鹏主编 高教出版社高教出版社 2002年年7月月参考书：参考书：1.机械设计机械设计 彭文生等主编彭文生等主编 华中科技大学出版社华中科技大学出版社2.机械设计机械设计 濮良贵，纪名刚主编濮良贵，纪名刚主编 高教出版社高教出版社3.Machine design.Andrew D.Dimarogoneas.John Wiley&Sons.Inc.2001成绩考核方式：成绩考核方式：平时成绩平时成绩20%30%其中：其中：课堂小测验和考勤课堂小测验和考勤(团体和个人团体和个人)实验及实验报告实验及实验报告 作作 业业 考试考试70%80%江连会：江连会：1-1 1-1 概概 述述 1-3 1-3 机械零件的强度计算机械零件的强度计算1-2 1-2 机械设计的基本要求、机械零件的机械设计的基本要求、机械零件的 工作能力和计算准则工作能力和计算准则 机机器器(Machine)(Machine)主主要要是是指指机机械械装装置置。如如电电动动机机、内内燃燃机机、机机床床、汽汽车车、火火车车、飞飞机机、轮轮船船、起起重重运机械、冶金矿山机械、轻纺食品机械等等。运机械、冶金矿山机械、轻纺食品机械等等。机械设计机械设计(Machine Design)(Machine Design)即为各种机械即为各种机械 装置的设计，机械设计是为了满足机器的某些特定装置的设计，机械设计是为了满足机器的某些特定功能而进行的创造性过程，设计是创造性的劳动，功能而进行的创造性过程，设计是创造性的劳动，设计的本质在于创新。本课程主要介绍机械设计中设计的本质在于创新。本课程主要介绍机械设计中的一些基础知识。的一些基础知识。机械（机械（Machinery)Machinery)是机器和机构统称。是机器和机构统称。1-1 1-1 概概 述述 内燃机内燃机机械设计课程的研究对象机械设计课程的研究对象机械机械破碎机破碎机带带 传传 动动齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动螺纹联接螺纹联接轴轴键键 联联 接接轴承轴承联轴器联轴器通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算通用机械零部件的工作原理、特点、选用及设计计算机械设计课程的研究内容机械设计课程的研究内容：链链 传传 动动通用的零通用的零部件系指部件系指传动传动零件零件轴类轴类零件零件联接联接零件零件蜗杆传动蜗杆传动齿轮传动齿轮传动链链 传传 动动vv主动轮1传动带3从动轮2n2n11 12 2带传动带传动螺纹联接螺纹联接键键联联接接花花键键联联接接轴滚动滚动轴承轴承一一）先先修修课课程程：机机械械原原理理、机机械械制制图图、工工程程力力学学、金金属属工工艺艺学学、互互换换性与技性与技术测术测量等。量等。二本二本课课程程需需用到的先修用到的先修课课程及学程及学习习方法方法二）正确的学习方法：二）正确的学习方法：1 1紧密联系生产实际。紧密联系生产实际。2 2由薄到厚，由厚到薄。由薄到厚，由厚到薄。3 3把握每章的重点及分析把握每章的重点及分析处处理理问题问题的思路和基本方法。的思路和基本方法。两个着重、两个着重、两个不强调两个不强调1）着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，）着重基本概念的理解和基本设计方法的掌握，不强调系统的理论分析；不强调系统的理论分析；2）着重理解公式建立的前提、意义和应用，）着重理解公式建立的前提、意义和应用，不强调对公式的具体理论推导。不强调对公式的具体理论推导。5 5其他要求：环保、噪音、外观等其他要求：环保、噪音、外观等一机械设计的基本要求一机械设计的基本要求1 1实现预定的功能，工作可靠；实现预定的功能，工作可靠；2 2经济性好经济性好,设计和制造周期短、成本低，产品生产设计和制造周期短、成本低，产品生产 效率高、能耗低维护管理费用少效率高、能耗低维护管理费用少；3 3操作方便，运行安全；操作方便，运行安全；4 4标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高标准化、系列化程度高：以便简化设计工作，提高 产品质量；产品质量；1-2 1-2 机械设计的基本要求、机械零件机械设计的基本要求、机械零件的工作能力和计算准则的工作能力和计算准则 二机械零件的工作能力及计算准则二机械零件的工作能力及计算准则 一）机械零件的工作能力一）机械零件的工作能力 零零件件的的工工作作能能力力 是是指指在在一一定定的的运运动动、载载荷荷和和环环境境情情况况下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。下，在预定的使用期限内，不发生失效的安全工作限度。二）机械零件的主要失效形式：二）机械零件的主要失效形式：过过大大弹弹性性变变形形零件的零件的刚刚度不度不够够引起引起塑性塑性变变形形工作工作应应力超力超过过材料的屈服极限材料的屈服极限S S引起引起2 2变变形形疲疲劳劳断裂断裂工作工作应应力超力超过过零件的疲零件的疲劳劳极限极限r r引起引起过载过载断裂断裂工作工作应应力超力超过过材料的材料的强强度极限度极限B B引起引起1 1断裂断裂压溃压溃、过过度磨度磨损损零件接触表面上的零件接触表面上的压应压应力力p p过过大大胶胶 合合 零件工作温升零件工作温升t t过高引起过高引起表面疲劳损坏表面疲劳损坏零件表面接触应力零件表面接触应力H过大引起过大引起 3 3表面表面 失效失效 计算准则计算准则 用于计算并确定零件基本尺寸的主要依用于计算并确定零件基本尺寸的主要依据。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用据。对于具体的零件，应根据它们的主要失效形式，采用相应的计算准则。常用的计算准则有：相应的计算准则。常用的计算准则有：三）机械零件的三）机械零件的计计算准算准则则1 1强强度准度准则则 针对针对零件断裂、塑性零件断裂、塑性变变形或表面疲形或表面疲劳损劳损坏失效坏失效 强强度度 指指零零件件在在载载荷荷作作用用下下抵抵抗抗断断裂裂或或塑塑性性变变形形的的能能力力。强强度度是是保保证证零零件件工工作作能能力力的的最最基基本本要要求求。若若零零件件的的强强度度不不够够，不不仅仅因因为为零件的失效使机械不能正常工作，零件的失效使机械不能正常工作，还还可能可能导导致安全事故。致安全事故。强度的计算准则为：强度的计算准则为：MPa MPa 或或 针对断裂或塑性变形针对断裂或塑性变形 H H H H 针对表面疲劳损坏针对表面疲劳损坏2 2刚度准则刚度准则 针对过大弹性变形针对过大弹性变形 刚刚度度 指指零零件件在在一一定定载载荷荷作作用用下下抵抵抗抗过过大大弹弹性性变变形形的的能能力力。刚刚度度是是保保证证机机器器正正常常工工作作，提提高高机机床床加加工工产产品品质质量量的的基基本要求。本要求。刚刚度的度的计计算准算准则为则为:y y:y y；式中，式中，y y、和和 分别为零件工作时的挠度、偏转角分别为零件工作时的挠度、偏转角 和扭转角；和扭转角；计计算准算准则则 由刚度计算所得零件剖面尺寸，一般要比强度计算的大，所由刚度计算所得零件剖面尺寸，一般要比强度计算的大，所以，以，一般满足刚度要求的零件往往也能同时满足强度要求。一般满足刚度要求的零件往往也能同时满足强度要求。3耐磨性准则耐磨性准则 针对过度磨损、胶合破坏针对过度磨损、胶合破坏 耐磨性耐磨性 指零件在载荷作用下相对运动的两指零件在载荷作用下相对运动的两零件接触界的抗磨损能力。耐磨性是保证有相零件接触界的抗磨损能力。耐磨性是保证有相对运动的零件正常工作的基本要求。其验算式对运动的零件正常工作的基本要求。其验算式为：为：p p 防止过度磨损防止过度磨损 pv pv 防止胶合破坏防止胶合破坏 P-P-工作表面的压强工作表面的压强 MPa MPaV-V-零件的滑动速度零件的滑动速度4 4振动和噪声准则振动和噪声准则 针对高速机械的振动失稳（即共振）针对高速机械的振动失稳（即共振）当当零零件件的的固固有有振振动动频频率率f f等等于于或或趋趋近近于于零零件件的的强强迫迫振振动动频频率率f fp p时时，将将产产生生共共振振。这这不不仅仅影影响响机机械械正正常常工工作作，甚甚至至造造成成破坏性事故，而振动又是产生噪声的主要原因。破坏性事故，而振动又是产生噪声的主要原因。防止共振的条件为：防止共振的条件为：f f p p 0 087 f 87 f 或或 f f p p 1 118 f18 f式中，式中，f f 零件的固有振动频率，取决于零件的质量和零件的固有振动频率，取决于零件的质量和 刚度刚度 f f p p 零件受激振源作用引起的强迫振动频率零件受激振源作用引起的强迫振动频率计计算准算准则则 机械设计应满足的要求很多，但强度要求是所有机械设计应满足的要求很多，但强度要求是所有零件都必须满足的首要条件，而强度计算必需确定零件都必须满足的首要条件，而强度计算必需确定作用于零件上的载荷和应力。作用于零件上的载荷和应力。一载荷和应力的类型一载荷和应力的类型一）载荷一）载荷静载荷静载荷 大小和方向均不随时间变化（或大小和方向均不随时间变化（或变化极缓慢）的载荷变化极缓慢）的载荷变载荷变载荷 大小或方向随时间变化的载荷大小或方向随时间变化的载荷.1-3 1-3 机械零件的强度计算机械零件的强度计算 循环变载荷循环变载荷-循环变化的载荷循环变化的载荷稳定循环载荷稳定循环载荷不稳定循环载荷不稳定循环载荷静应力静应力 大小和方向均不随时间变化（变大小和方向均不随时间变化（变化极缓慢）的应力化极缓慢）的应力变应力变应力 大小和方向，或大小或方向随时大小和方向，或大小或方向随时间变化的应力间变化的应力 二）二）应力应力变应力变应力稳定循环变应力稳定循环变应力:T :T 不随时间变化不随时间变化不稳定循环变应力不稳定循环变应力:T :T 之一随时间变化之一随时间变化随机变应力随机变应力:变化无规律变化无规律三）变应力参数及典型变应力三）变应力参数及典型变应力1.1.变应力参数：变应力参数：最大应力：最大应力：maxmax 最小应力：最小应力：minmin应力循环特征：用来表示应力的变化情况应力循环特征：用来表示应力的变化情况 r=r=minmin/maxmax2.2.典型变应力及应力循环特征典型变应力及应力循环特征r r平均应力：平均应力：应力幅：应力幅：maxmaxmminaat t应力类型应力类型a）静应力：）静应力：r=+1 变应力特例变应力特例b）非对称循环变应力）非对称循环变应力r 在（在（+1-1）间变化）间变化maxmaxmminaat tt t=常数常数c）对称循环变应力）对称循环变应力r=-1t tamaxmaxmind）脉动循环变应力）脉动循环变应力r=0t taamaxmaxm二机械零件的二机械零件的强强度条件式度条件式静应力作用下静应力作用下过载断裂、塑性变形过载断裂、塑性变形 二）二）零件零件强强度条件式：度条件式：=limlim /S S 材料的极限应力材料的极限应力安全系数安全系数脆性材料制造的零件：脆性材料制造的零件：lim=b 塑性材料制造的零件：塑性材料制造的零件：lim=S 1 1静应力作用下静应力作用下 零件极限应力零件极限应力 2 2变应变应力作用下零件力作用下零件极极限限应应力力 limlim=rNrN疲疲劳劳极限极限一）零件的失效形式一）零件的失效形式变应变应力作用下力作用下疲疲劳劳破坏破坏约约占零件占零件损损坏事故中坏事故中的的80%80%。3.3.安全系数安全系数SS的取的取值对值对零件的零件的结结构尺寸、工作可靠性均构尺寸、工作可靠性均有影响，有影响，设计时应设计时应根据零件的重要性、零件材料的根据零件的重要性、零件材料的质质量、量、载载荷荷计计算准确性等方面，合理算准确性等方面，合理选选取，具体数取，具体数值值可参考可参考设计资设计资料。料。三三机械零件机械零件材料材料的的疲劳极限疲劳极限 描描述述应应力力循循环环次次数数N N和和疲疲劳劳极极限限rNrN间间关关系系的的曲曲线线，其其横横坐坐标标为为应应力力循循环环次数次数N N，纵坐标为疲劳极限，纵坐标为疲劳极限rNrN疲劳曲线疲劳曲线无限寿命区无限寿命区rN有限寿命区有限寿命区N0rN1N1rN2N2rNN NN0 r一一）N N 疲疲劳劳曲曲线线DD点以后的疲劳曲线呈一水点以后的疲劳曲线呈一水平线，代表着无限寿命区，平线，代表着无限寿命区，其方程为：其方程为：由于由于N ND D很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个很大，所以在作疲劳试验时，常规定一个循环次数循环次数N N0 0(称为循环基数称为循环基数)，用，用N N0 0及其相对应的疲劳及其相对应的疲劳极限极限r r来近似代表来近似代表N ND D和和 rr，于是有：，于是有：机械零件的疲劳大多发生在机械零件的疲劳大多发生在s sN曲线曲线D D点以前点以前，可用下式描，可用下式描述：述：有限寿命区间内循环次数有限寿命区间内循环次数N N与疲劳极限与疲劳极限rN的关系为：的关系为：式中，式中，r r、N0及及m的值由材料试验确定。的值由材料试验确定。N应力循环次数应力循环次数N=60 n th 每转受每转受载载次数次数使用寿命（使用寿命（h）转速转速（r/min）用疲用疲劳劳曲曲线线求疲求疲劳劳极限极限NN的方法的方法无限寿命区（无限寿命区（NNNN0 0）疲疲劳劳极限：极限：rNrN=r r，k kN N=1=1k kN N 寿命系数寿命系数有限寿命区（有限寿命区（N NN N0 0)疲疲劳劳极限极限:二）二）极限应力图(-图)对称循环时材料的疲劳极限 脉动循环时材料的疲劳极限对称循环点A（0,）脉动循环点B（/2,/2）静应力点（，0）。疲劳极限应力图ABC曲线。简化极限应力图简化极限应力曲线-用AD和DG两直线构成的疲劳曲线 因为因为 所以图中曲线上任一点纵横坐标之和就等于所以图中曲线上任一点纵横坐标之和就等于材料在该点循环特征为材料在该点循环特征为r r时的极限应力（疲劳极限）时的极限应力（疲劳极限）,即即在在DGDG线上，如线上，如P P点处，因为点处，因为 PF=FG PF=FG，所以，所以不同应力循环特征不同应力循环特征 r 时的疲劳极限时的疲劳极限材料的极限应力材料的极限应力简图简图已知材料的机械性能已知材料的机械性能可作可作简图简图对于对于n n点点(工作应力为工作应力为和和)应力循环特征：应力循环特征：对应的疲劳极限：对应的疲劳极限：等效系数等效系数零件的疲劳极限还应考虑应力集中、绝对尺寸、表面状态的影响零件的疲劳极限还应考虑应力集中、绝对尺寸、表面状态的影响应力集中：零件剖面几何形状突变处应力集中：零件剖面几何形状突变处(如孔、圆角、键槽、螺纹等）如孔、圆角、键槽、螺纹等）局部应力远大于各义应力，使疲劳极限降低局部应力远大于各义应力，使疲劳极限降低用应力集中系数用应力集中系数来考虑来考虑绝对尺寸：绝对尺寸：零件零件剖面绝对尺寸大、出现缺陷概率大、疲劳极限降低剖面绝对尺寸大、出现缺陷概率大、疲劳极限降低用绝对尺寸系数用绝对尺寸系数来考虑来考虑表面状态表面状态：零件零件表面光滑或强化处理、能提高疲劳极限表面光滑或强化处理、能提高疲劳极限用用表面状态表面状态系数系数来考虑来考虑用综合影响系数用综合影响系数或或考虑以上因素影响考虑以上因素影响钢的强度越高，钢的强度越高，值越大。所以对于用高强度钢值越大。所以对于用高强度钢制造的零件为了得到提高强度的效果必须特别注意减少应力集制造的零件为了得到提高强度的效果必须特别注意减少应力集中和提高表面质量。中和提高表面质量。注意：注意：由试验得知，有效应力集中系数、绝对尺寸系数和由试验得知，有效应力集中系数、绝对尺寸系数和表面状态系数，表面状态系数，只对变应力的应力幅部分产生影响只对变应力的应力幅部分产生影响。因而，。因而，计算时可用综合影响系数对变应力的计算时可用综合影响系数对变应力的应力幅应力幅部分进行修正。部分进行修正。机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算2 2四四.机械零件的疲劳强度计算一）单向稳定变应力时的疲劳强度计算一）单向稳定变应力时的疲劳强度计算进行零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的进行零件疲劳强度计算时，首先根据零件危险截面上的 max max 及及 minmin确确定平均应力定平均应力m m与应力幅与应力幅a a，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作，然后，在极限应力线图的坐标中标示出相应工作应力点应力点M M或或N N。应力比为常数：应力比为常数：r=C r=C 例如绝大多数转轴中的应力状态例如绝大多数转轴中的应力状态 平均应力为常数平均应力为常数 m m =C =C 例如振动着的受载弹簧中的应力状态例如振动着的受载弹簧中的应力状态 最小应力为常数最小应力为常数 minmin=C =C 例如紧螺栓连接中受轴向变载荷时的应力状态例如紧螺栓连接中受轴向变载荷时的应力状态相应的疲劳极限应力应是极限应力相应的疲劳极限应力应是极限应力曲线上的某一个点曲线上的某一个点 所代表所代表的应力的应力.用哪一点来表示极限应力才算用哪一点来表示极限应力才算合适合适,要根据零件应力可能发生的变化要根据零件应力可能发生的变化规律来确定、通常规律来确定、通常机械零件可能发生的机械零件可能发生的典型的应力变化规律有以下三种：典型的应力变化规律有以下三种：单向应力状态下的安全系数（当单向应力状态下的安全系数（当C C时）时）安全系数定义：安全系数定义：以上正应力公式，用以上正应力公式，用替代替代则对剪应力同样适用则对剪应力同样适用对应于对应于N N点的零件的极限应力点的零件的极限应力对应于对应于M M点的极限应力点点的极限应力点 位于直线位于直线DGDG上。此时的极限上。此时的极限应力为屈服极限。只需进行静强度计算。其强度计算式为应力为屈服极限。只需进行静强度计算。其强度计算式为 例：某钢制机械零件受弯曲应力作用，危险剖面上的应力集中系数 =1.2,尺寸系数 =0.85,表面状态系数1。材料的 =750MPa,=580MPa,=350MPa。求：1)试绘制考虑应力集中系数 、尺寸系数 和表面状态系数 影响的简化极限应力图；2)在简化极限应力图上标出下列两种不同工作应力时的工作应力点，并判断哪种工作应力下可近似按静强度计算。=200MPa =-50MPa =480MPa =320MPa 解：1)画出简化极限应力图其中：2)两种不同工作应力下的 、分别为：工作应力点如图示。由于 应力幅较小，故可近似地时该工作应力下零件进行静强度计算。1-4 1-4 机械设计中的摩擦、磨损和润滑问题机械设计中的摩擦、磨损和润滑问题一、机械中的摩擦一、机械中的摩擦 、干摩擦：表面间无任何润滑剂或、干摩擦：表面间无任何润滑剂或保护膜的纯金属接触时的摩擦，摩擦保护膜的纯金属接触时的摩擦，摩擦系数一般大于系数一般大于0.1 0.1 、边界摩擦：表面间被极薄的润、边界摩擦：表面间被极薄的润滑膜所隔开，且摩擦性质与润滑剂滑膜所隔开，且摩擦性质与润滑剂的粘度无关而取决于两表面的特性的粘度无关而取决于两表面的特性和润滑油油性的摩擦，摩擦系数约和润滑油油性的摩擦，摩擦系数约在在0.010.010.1 0.1、流体摩擦：表面间的润滑膜把、流体摩擦：表面间的润滑膜把摩擦副完全隔开，摩擦力的大小取摩擦副完全隔开，摩擦力的大小取决于流体分子内部摩擦力的摩擦，决于流体分子内部摩擦力的摩擦，摩擦系数可达摩擦系数可达0.0010.0010.008 0.008、混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、混合摩擦：摩擦副处于干摩擦、边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩边界摩擦和流体摩擦混合状态时的摩擦擦 二、机械中的磨损二、机械中的磨损、磨损的定义：、磨损的定义：由于表面的相对运动而使物体工作表面由于表面的相对运动而使物体工作表面的物质不断损失的现象的物质不断损失的现象零件的磨损过程大体可分零件的磨损过程大体可分为三个阶段为三个阶段跑跑（磨）合磨损（磨）合磨损阶阶段、段、稳定磨损稳定磨损阶段及阶段及剧烈磨损剧烈磨损阶段阶段 2 2、磨损过程、磨损过程粘着磨损：粘着磨损：磨损类型磨损类型磨料磨损：磨料磨损：摩擦表面的微凸体在相互作用的各摩擦表面的微凸体在相互作用的各点发生粘着作用，使材料由一表面点发生粘着作用，使材料由一表面转移到另一表面的磨损转移到另一表面的磨损摩擦表面间的游离硬颗粒或硬的微凸体峰间在较摩擦表面间的游离硬颗粒或硬的微凸体峰间在较软的材料表面上犁刨出很多沟纹的微切削过程软的材料表面上犁刨出很多沟纹的微切削过程接触疲劳磨损接触疲劳磨损：摩擦表面受循环接触应力作用到达一定程度时，摩擦表面受循环接触应力作用到达一定程度时，就会在零件工作表面形成疲劳裂纹，随着裂纹的就会在零件工作表面形成疲劳裂纹，随着裂纹的扩展与相互连接，会造成许多微粒从零件表面上扩展与相互连接，会造成许多微粒从零件表面上脱落下来，致使表面上出现许多浅坑，这种磨损脱落下来，致使表面上出现许多浅坑，这种磨损过程即为疲劳磨损；过程即为疲劳磨损；腐蚀磨损：腐蚀磨损：在摩擦过程中金属与周围介质发生化学在摩擦过程中金属与周围介质发生化学反应而引起的磨损反应而引起的磨损 三、机械中的润滑三、机械中的润滑 功用：降低摩擦；功用：降低摩擦；减少或防止磨损；降低摩擦功耗，减少或防止磨损；降低摩擦功耗，降低温升；降低温升；防锈；防锈；缓冲和吸振缓冲和吸振流体动力润滑的物理解释流体动力润滑的物理解释实例：滑动轴承实例：滑动轴承 ；形成动压油膜的必要条件为：形成动压油膜的必要条件为：1 1、两工作表面间必须构成楔形间隙；、两工作表面间必须构成楔形间隙；2 2、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体；、两工作表面间应充满具有一定粘度的润滑油或其它流体；3 3、两工作表面间存在一定相对滑动，且运动方向总是带动润、两工作表面间存在一定相对滑动，且运动方向总是带动润滑油从大截面流进，小截面流出。滑油从大截面流进，小截面流出。1 1、润滑油、润滑油 2 2、润滑脂、润滑脂 3 3、固体润滑剂、固体润滑剂例有一热轧合金钢零件，其材料的抗弯疲劳极限：658MPa，400MPa，屈服极限189Mpa，应力幅为129Mpa ，零件的应力集中系数1.26，尺寸系数如取安全系数Smin1.5，核验此零件是否安全。658MPa，780MPa，所承受的弯曲变应力0.78，表面状态系数1。解：(1)(2)因(3)(4)故得因此，该零件安全。零件产生疲劳破坏零件产生疲劳破坏4 4机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算四）双向稳定变应力时的疲劳强度计算四）双向稳定变应力时的疲劳强度计算当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力当零件上同时作用有同相位的稳定对称循环变应力s sa a 和和t ta a时，由实验得出的时，由实验得出的极限应力关系式为：极限应力关系式为：式中式中 t ta a及及s sa a为同时作用的切向及法向应力为同时作用的切向及法向应力幅的极限值幅的极限值。若作用于零件上的应力幅若作用于零件上的应力幅s sa a及及t ta a如图中如图中M M点表示，则由于此工作应力点在点表示，则由于此工作应力点在极限以内，未达到极限条件，因而是安全的。极限以内，未达到极限条件，因而是安全的。由于是对称循环变应力，故应力幅即为由于是对称循环变应力，故应力幅即为最大应力。弧线最大应力。弧线 AMB AMB 上任何一个点即代表一上任何一个点即代表一对极限应力对极限应力a a及及a a。计算安全系数：计算安全系数：机机械零件的接触强度机机械零件的接触强度机械零件的接触强度 当两零件以点、线相接处时，其接触的局部会引起较大的应力。这当两零件以点、线相接处时，其接触的局部会引起较大的应力。这局部的应力称为接触应力。局部的应力称为接触应力。接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的。挤压应力是面接触引接触应力是不同于以往所学过的挤压应力的。挤压应力是面接触引起的应力，是二向应力状态，而接触应力是三向应力状态。接触应力的特起的应力，是二向应力状态，而接触应力是三向应力状态。接触应力的特点是：仅在局部很小的区域内产生很大的应力。点是：仅在局部很小的区域内产生很大的应力。式中式中1 1和和2 2 分别为两零件初始接触线处的曲率半径分别为两零件初始接触线处的曲率半径,其中正号其中正号用于外接触，负号用于内接触。用于外接触，负号用于内接触。对于线接触的情况，其接触应力可对于线接触的情况，其接触应力可用赫兹应力公式计算。用赫兹应力公式计算。式中：为综合曲率半径；、分别为两圆柱体的曲率半径(mm)，其中、“号分别用于外接触和内接触；、分别为两圆柱体材料的弹性模量(Mpa)；、分别为两圆柱体材料的泊桑比。机械零件的疲劳强度计算机械零件的疲劳强度计算1 1四.机械零件的疲劳强度计算一）零件的极限应力线图一）零件的极限应力线图 由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的由于零件几何形状的变化、尺寸大小、加工质量及强化因素等的影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。影响，使得零件的疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。以弯曲疲劳极限的综合影响系数以弯曲疲劳极限的综合影响系数表示材料对称循环弯曲疲劳极表示材料对称循环弯曲疲劳极限限-1-1与零件对称循环弯曲疲劳极限与零件对称循环弯曲疲劳极限-1e-1e的比值，即的比值，即在不对称循环时，在不对称循环时，是试件与零件极限应力幅的比值。是试件与零件极限应力幅的比值。将零件材料的极限应力线图将零件材料的极限应力线图中的直线中的直线ADG 按比例向下移，按比例向下移，成为右图所示的直线成为右图所示的直线ADG，而极，而极限应力曲线的限应力曲线的 CG 部分，由于是部分，由于是按照静应力的要求来考虑的，故按照静应力的要求来考虑的，故不须进行修正。这样就得到了零不须进行修正。这样就得到了零件的极限应力线图。件的极限应力线图。1.零件损坏机理零件损坏机理静应力作用下：静应力作用下：危险剖面塑性变形或断裂危险剖面塑性变形或断裂变应力作用下：变应力作用下：疲劳断裂疲劳断裂零件表面应力超过极限值零件表面应力超过极限值微裂纹微裂纹扩展扩展断裂断裂2.极限应力极限应力静应力极限应力：静应力极限应力：与材料性能有关与材料性能有关变应力疲劳极限：变应力疲劳极限：与材料有关外，还与与材料有关外，还与 循环特征循环特征r r 应力循环次数应力循环次数NN有关有关 应力集中、绝对尺寸、表面状态应力集中、绝对尺寸、表面状态三三)零件损坏机理零件损坏机理