(3.3)--3-3 3-4机械零件的接触强度.ppt

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1、第第3章章 机械零件的强度机械零件的强度第1节材料的疲劳特性 第2节机械零件的疲劳强度计算 第3节机械零件的抗断裂强度 第4节机械零件的接触强度 在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力在工程实际中，往往会发生工作应力小于许用应力时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。时所发生的突然断裂，这种现象称为低应力脆断。对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应对于高强度材料，一方面是它的强度高（即许用应力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强力高），另一方面则是它抵抗裂纹扩展的能力要随着强度的增加而下降。因此，用传统的强度理论计算高强度度的增加而下降。因此，用传统的强度理论计算高强

2、度材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。材料结构的强度问题，就存在一定的危险性。断裂力学断裂力学是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构是研究带有裂纹或带有尖缺口的结构或构件的强度和变形规律的学科。或构件的强度和变形规律的学科。通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹通过对大量结构断裂事故分析表明，结构内部裂纹和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。和缺陷的存在是导致低应力断裂的内在原因。第第3 3节节机械零件的抗断裂强度机械零件的抗断裂强度 为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用为了度量含裂纹结构体的强度，在断裂力学中运用了应力强度因子了应力强度因子KI（或（或K、K）和断裂韧度）和断裂

3、韧度KIC(或或KC、KC）这两个新的度量指标来判别结构安全性，）这两个新的度量指标来判别结构安全性，即即KIKIC时，裂纹不会失稳扩展。时，裂纹不会失稳扩展。KIKIC时，裂纹失稳扩展。时，裂纹失稳扩展。第第4节节机械零件的接触强度机械零件的接触强度如齿轮、凸轮、滚动轴承等。如齿轮、凸轮、滚动轴承等。B 机机械械零零件件中中各各零零件件之之间间的的力力的的传传递递，总总是是通通过过两两个个零零件件的的接接触触形形式式来来实实现现的的。常见两机械零件的接触形式为点接触或线接触。常见两机械零件的接触形式为点接触或线接触。接触应力的特点：仅在局部很小的区域内产生很大的应力。机机械械零零件件的的接接

4、触触应应力力通通常常是是随随时时间间作作周周期期性性变变化化的的，在在载载荷荷重重复复作作用用下下，首首先先在在表表层层内内约约20m处处产产生生初初始始疲疲劳劳裂裂纹纹，然然后后裂裂纹纹逐逐渐渐扩扩展展(润润滑滑油油被被挤挤进进裂裂纹纹中中将将产产生生高高压压，使使裂裂纹纹加加快快扩扩展展，终终于于使使表表层层金金属属呈呈小小片片状状剥剥落落下来，而在零件表面形成一些小坑下来，而在零件表面形成一些小坑，这种现象称为，这种现象称为疲劳疲劳点蚀。点蚀。潘存云教授研制两两个个零零件件在在受受载载前前是是点点接接触触或或线线接接触触。受受载载后后，由由于于变变形形其其接接触触处处为为一一小小面面积积

5、，通通常常此此面面积积甚甚小小而而表表层层产产生生的的局局部部应应力力却却很很大大，这这种种应应力力称称为为接接触触应应力力。这时零件强度称为这时零件强度称为接触强度接触强度。F F 2 O2 1 O1 2 2 O2 1 1 O1 F F 2 2b sH1 变形量B接触失效形式常表现为接触失效形式常表现为疲劳点蚀疲劳点蚀。后后果果：减减少少了了接接触触面面积积、损损坏坏了了零零件件的的光光滑滑表表面面、降降低低了了承承载载能能力力、引引起起振振动动和和噪噪音。音。初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹初始疲劳裂纹裂纹的扩展与断裂裂纹的扩展与断裂 油油金属剥落出现小坑金属剥落出现小坑b b由弹性力学可知，应力为：由弹性力学可知，应力为：对于钢或铸铁取泊松比对于钢或铸铁取泊松比 1=2=0.3,则有简化公式。则有简化公式。上上述述公公式式称称为为赫赫兹兹(HHertz)公公式式“”用于外接触，用于外接触，“”用于内接触。用于内接触。H HH H21Fn1Fnb b2H HH HH H 最大接触应力或最大接触应力或赫兹应力赫兹应力;b b 接触长度接触长度;F Fn n 作用在圆柱体上的载荷作用在圆柱体上的载荷;综合曲率半径综合曲率半径;综合弹性模量综合弹性模量;E1、E2 分别为两分别为两 圆柱体的弹性模量。圆柱体的弹性模量。接触疲劳强度的判定条件为接触疲劳强度的判定条件为b bFn