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1、第三章 机械设计中零件的载荷、应力,机械零件的设计准则,一、强度准则,机器正常工作时所受的实际载荷(一般难以确定),1、载荷和应力,名义载荷：,工作载荷：,按原动机功率求得,(理想状态),计算载荷：,载荷系数(考虑各种附加载荷),静载荷变载荷,不随时间改变或变化缓慢,随时间作周期性或非周期性变化,（1）载荷,（2）应力,静应力变应力,不随时间改变或变化缓慢,随时间作周期性或非周期性变化,变应力,稳定变应力周期性循环变应力,非稳定变应力非周期性循环变应力,脉动循环变应力,非对称循环变应力,对称循环变应力,图3-1,（3）几个应力参数,循环特征(应力比)：,表示应力变化的情况,对称循环,脉动循环,
2、非对称循环,静应力,用r 表示循环特征为 r 的变应力。如-1、0等,r=-1,r=0,r 0 且|r|1,r=+1,平均应力：,应力幅：,对称循环:,脉动循环:,（3）几个应力参数,1、载荷和应力,注意：,变载荷 变应力,静载荷 静应力？,或变应力,a,m=0;a=max,m=a=max/2,2、静应力作用下的强度问题,主要失效形式：断裂或塑性变形,强度条件：或,塑性材料：,许用应力：,lim、lim 极限正应力 s 安全系数,lim=s；lim=s,脆性材料：,lim=b；lim=b,s、s 材料屈服极限b、b 材料强度极限,3、变应力作用下的强度问题,变应力下零件的损坏形式是疲劳断裂。疲
3、劳断裂具有以下特征：,（1）疲劳断裂的最大应力远比静应力下材料的强度极限低，甚至比屈服极限低；,（2）不管脆性材料或塑性材料，其最终的断口均表现为无明显塑性变形的脆性断裂；,（3）疲劳断裂是损伤的积累,3、变应力作用下的强度问题,N 应力循环次数,rN 疲劳极限（对应于N）,N0 循环基数,r 持久极限,由此得：,变应力时，取 lim=r（无限寿命）或 lim=rN（有限寿命）,m为随应力状态而不同的幂指数,强度条件：,lim=？,疲劳破坏与零件的变应力循环次数有关,二、刚度准则,零件在载荷作用下产生的弹性变形量y，小于或等于机器工作性能所允许的极限值y（许用变形量），就叫做满足了刚度要求，或符合刚度计算准则。其表达式为 yyy可以是挠度、偏转角或扭转角弹性变形量y可按各种变形量的理论或实验方法来确定，而许用变形量y则应随不同的使用场合，根据理论或经验来确定其合理的数值。,三、寿命准则,四、振动稳定性准则,五、可靠性准则,：通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关。,：高速运转机械的设计应重视该准则。,：确保零件在规定的使用寿命内正常工作的准则。,：可靠度表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。,Thank you!,
