第三章机械零件的强度答案

机械设计

Design of Machinery

第三章 机械零件的强度1.载荷和应力的分类 静载荷、变载荷 静应力、变应力

静载荷：大小和方向不随时间变化或变化缓慢的载荷。

变载荷：随时间周期性变化或非周期性变化的载荷。静应力：不随时间变化或变化缓慢的应力。 (只在静载荷作用下产生) 变应力：随时间变化的应力。 (可由变载荷产生，也可由静载荷产生) σ

t

Well begun is half done. 好的开始等于成功的一半。

机械设计

Design of Machinery材料疲劳的两种类别

交变应力的描述 sm─平均应力； sa─应力幅值

smax─最大应力； smin─最小应力r ─应力比(循环特性) s s min s m max 2 s min s max s min r sa s max 2 描述规律性的交变应力可有5个参数，但其中只有两个参数是独立的。

r = -1 对称循环应力

r=0 脉动循环应力

r=1 静应力

Well begun is half done. 好的开始等于成功的一半。

机械设计

Design of Machinery

§3.1 材料的疲劳特性 1. s N 疲劳曲线(★ ★ )

描述了某种应力比下，疲劳

1

第三章 机械零件的疲劳强度设计

一、选择题

3－1 45钢的持久疲劳极限σ-1＝270MPa,，设疲劳曲线方程的幂指数m=9，应力循环基数N0=5×106次，当实际应力循环次数N=104次时，有限寿命疲劳极限为____________MPa。

（1）539 （2）135 （3）175 （4）417

3－2 有一根阶梯轴，用45钢制造，截面变化处过渡圆角的疲劳缺口系数Kσ=1.58，表面状态系数β＝0.28，尺寸系数εσ＝0.68，则其疲劳强度综合影响系数KσD=____________。

（1）0.35 （2）0.88 （3）1.14 （4）2.83

3－3 形状、尺寸、结构和工作条件相同的零件，采用下列不同材料制造：a）HT200；b）35钢；c）40CrNi钢。其中设计零件的疲劳缺口系数最大和最小的分别是____________。

（1）a）和b） （2）c）和a） （3）b）和c） （4）b）和a） （5）a）和c） （6）c）和b）

3－4 零件的截面形状一定，如绝对尺寸（横截面尺寸）增大，疲劳强度将随之____________。

第三章 机械零件的强度

一、填空题：

1．零件材料的疲劳根据疲劳次数的明显不同可分为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿，例如＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿。

2．材料疲劳曲线是表达 与 的相对关系。 3．零件的疲劳强度极限除与材料自身疲劳强度极限有关外，还与＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿以及＿＿＿＿＿＿＿＿四个方面有关。

4．对于单向稳定变应力进行分析时，可能发生最常见三种变化规律为＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿＿＿＿，例如＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

5．对规律性单向不稳定变应力采用 假说进行计算。 6．极限应力线图是以 为横坐标的，其含义是＿＿＿＿＿＿＿＿；以＿＿＿＿为纵坐标的，其含义是＿＿＿＿＿＿＿＿。 二、选择题

1、零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限将随之 。 A.增加 B.不变 C.降低

2、两零件的材料和几何尺寸都不相同，以曲面接触受载时，两者的接触应力值 。

A.相等 B.不相等 C.是否相等与材料和几何尺寸有关

第三章机械零件的强度

简介

载荷和应力概念 材料的疲劳曲线 极限应力线图

单向稳定变应力时零件的疲劳强度计算 提高零件疲劳强度的措施 机械零件的接触强度 复习题

简 介

强度准则是设计机械零件的最基本准则。强度问题分为静应力强度和变应力强度。绝大多数通用零件都是在变应力下工作的，各式各样的疲劳破坏是通用零件的主要失效形式。本章讨论零件在变应力下的疲劳强度问题。

第一节 载荷和应力概念

一、载荷

机械工作时所受的力或力矩统称为载荷。

1、静载荷：载荷的大小或方向不随时间变化或变化极缓慢时，称为静载荷。 2、变载荷：载荷大小或方向不断随时间变化时，称为变载荷。

3、名义载荷 ：Fn 依据原动机械或负荷额定功率计算出零件的载荷，称为名义载荷。

4、计算载荷：名义载荷乘载荷系数。 二、应力

载荷作用在零件上将产生应力。

1、静应力：不随时间而变或随时间缓慢变化的应力称为静应力；(失效—塑性破坏）

2、变应力：不断地随时间而变的应力称为变应力。（失效—疲劳破坏） 静载荷和变载荷均可能产生变应力。

3、工作应力：计算载荷作用在零件上的应力

4、

第二章 机械零件的强度

（一）教学要求

掌握极限应力图和单向稳定变应力时强度计算

（二）教学的重点与难点

极限应力图绘制及应用

（三）教学内容

§2—1 载荷与应力的分类

一、载荷的分类 静载荷：载荷的大小与方向不随时间变化或随时间变化缓慢

变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化）

2）随机（变）载荷——载荷的频率和幅值均随机变化

循环变载荷：

a) 稳定循环变载荷——每个循环内载荷不变，各循环周期又相同（往复式动力机曲轴） b) 不稳定循环变载荷——每一个循环内载荷是变动的 载荷：1）名义载荷；2）计算载荷。（如前章所述） 二、应力的分类

1、应力种类 应力 静应力

不稳定变应力——变应力中，每次应力变化的周期T、?m和应力幅 变应力 ?a三者之一不为常数

稳定循环变应力——T、?m、?a均不变

不稳定变应力 规律性不稳定变应力 图2-2a 随机变应力—统计 图2-2b 稳定循环变应力的基本参数和种类：（参数间的关系：图示） 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?min、?m??a、最小应力?m

疲劳强度的

第二章 机械零件的疲劳强度§2—1 载荷与应力的分类 一、载荷的分类载荷大小和方向是否变化 静载荷

变载荷： 1)循环变载荷 2)随机变载荷 载荷理论值和实际作用效果载荷：1)名义载荷P 2)计算载荷 Pca=KP1

疲劳强度的

二、应力的分类1、应力种类 静应力：静应力只能由静载荷产生 变应力： 1) 稳定循环变应力:应力随时间按一定规律周期 性变化,而且变化幅度保持常数的变应力 2)非稳定变应力：a)规律性非稳定变应力、b)随机性非稳定变应 力，应用书p18 一个循环

O

t

O

t

规律性非稳定变应力

随机变应力

疲劳强度的

2、稳定循环变应力的基本参数和种类

a) 稳定循环变应力种类：应力循环特性

min max

1 1-1< γ<+1——不对称循环变应力

γ = –1 ——对称循环变应力

γ = 0 —— 脉动循环变应力 b) 基本参数最大应力 最小应力 平均应力 应力幅

γ =+1 —— 静应力 应力幅 a: 动载分量

max m a 平均应力 m :静载分量 min m a max m in m 2 a max m in

23

疲劳强度的

第二章 机械零件的疲劳强度§2—1 载荷与应力的分类 一、载荷的分类载荷大小和方向是否变化 静载荷

变载荷： 1)循环变载荷 2)随机变载荷 载荷理论值和实际作用效果载荷：1)名义载荷P 2)计算载荷 Pca=KP1

疲劳强度的

二、应力的分类1、应力种类 静应力：静应力只能由静载荷产生 变应力： 1) 稳定循环变应力:应力随时间按一定规律周期 性变化,而且变化幅度保持常数的变应力 2)非稳定变应力：a)规律性非稳定变应力、b)随机性非稳定变应 力，应用书p18 一个循环

O

t

O

t

规律性非稳定变应力

随机变应力

疲劳强度的

2、稳定循环变应力的基本参数和种类

a) 稳定循环变应力种类：应力循环特性

min max

1 1-1< γ<+1——不对称循环变应力

γ = –1 ——对称循环变应力

γ = 0 —— 脉动循环变应力 b) 基本参数最大应力 最小应力 平均应力 应力幅

γ =+1 —— 静应力 应力幅 a: 动载分量

max m a 平均应力 m :静载分量 min m a max m in m 2 a max m in

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第二章 机械零件的强度

（一）教学要求

掌握极限应力图和单向稳定变应力时强度计算

（二）教学的重点与难点

极限应力图绘制及应用

（三）教学内容

§2—1 载荷与应力的分类

一、载荷的分类 静载荷：载荷的大小与方向不随时间变化或随时间变化缓慢

变载荷：1）循环变载荷（载荷循环变化）

2）随机（变）载荷——载荷的频率和幅值均随机变化

循环变载荷：

a) 稳定循环变载荷——每个循环内载荷不变，各循环周期又相同（往复式动力机曲轴） b) 不稳定循环变载荷——每一个循环内载荷是变动的 载荷：1）名义载荷；2）计算载荷。（如前章所述） 二、应力的分类

1、应力种类 应力 静应力

不稳定变应力——变应力中，每次应力变化的周期T、?m和应力幅 变应力 ?a三者之一不为常数

稳定循环变应力——T、?m、?a均不变

不稳定变应力 规律性不稳定变应力 图2-2a 随机变应力—统计 图2-2b 稳定循环变应力的基本参数和种类：（参数间的关系：图示） 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?min、?m??a、最小应力?m

第二章 机械零件的强度§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1

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： 一个循环

O

t

O

t

规律性不稳定变应力

随机变应力2

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

max m a min m a m max m2 m a max 2

min max

1 1

b) 稳定循环变应力种类： γ = –1 ——对称循环变应力 -1< γ<+1——不对称循环变应力 γ =+1 —— 静应力3

γ = 0 —— 脉动循环变应力

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

a O O t

a

t

3)名义应力和计算应力 名义应力——由名义载荷产生的应力

( )4

计算应力——由计算载荷产生的应力 ca ( ca )

§ 2—2 静应力时机械零件的

第二章 机械零件的强度§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1

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： 一个循环

O

t

O

t

规律性不稳定变应力

随机变应力2

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

max m a min m a m max m2 m a max 2

min max

1 1

b) 稳定循环变应力种类： γ = –1 ——对称循环变应力 -1< γ<+1——不对称循环变应力 γ =+1 —— 静应力3

γ = 0 —— 脉动循环变应力

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

a O O t

a

t

3)名义应力和计算应力 名义应力——由名义载荷产生的应力

( )4

计算应力——由计算载荷产生的应力 ca ( ca )

§ 2—2 静应力时机械零件的