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、计算应力：复杂应力状态按某一强度理论计算的应力；符号
5、极限应力：材料机械性能的极限值σlim
屈服极限σs， 强度极限σb，对称循环疲劳极限σ-1， 脉动循环疲劳极限σ0。
6、许用应力：设计允许的最大值 [σ]
7、安全系数：
三、变应力的种类
图中： T为应力变化周期
σa——应力幅
σm——为平均应力
σmax——绝对值最大应力
σmin——为绝对值最小应力
N—循环次数
r—应力比（循环特性）
1、稳定循环变应力：应力变化周期、应力幅和平均应力均不随时间而变者 2、不稳定循环变应力：应力变化周期、应力幅或平均应力之一随时间而变者；
第三章 机械零件的强度
一、分析与思考题
3-1 试举例说明什么零件的疲劳破坏属于低周疲劳破坏，什么零件的疲劳破坏属高周疲劳
破坏。
3-2 在材料的疲劳曲线上，为何需要人为规定一循环基数N0，并将对应的极限应力称为材
料的疲劳极限?
3-3 弯曲疲劳极限的综合影响系数Kσ的含义是什么?它与哪些因素有关?它对零件的疲劳
强度和静强度各有何影响?
3-4 在单向稳定变应力下工作的零件，如何确定其极限应力?
3-5 疲劳损伤线性累积假说的含义是什么?写出其数学表达式。
3-6 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些?提高机械零件疲劳强度的措施有哪些?
二、设计计算题
3-7 一零件由45钢制成，材料的力学性能为：σs=360MPa，σ-1=300 MPa，ψσ=0.2。已
知零件上的最大工作应力σmax=190MPa，最小工作应力σmin=110MPa，应力变化规律为σ
m=常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数Kd=2.0，试分别用图解法和计算法确定该零件的计
算安全系数。
题3-7图
3-8 某材料受弯曲变应力作用，其力学性能为：σ-1=350MPa，m=9，N0=5×106。现用此材
料的试件进行试验，以对称循环变应力σl=500MPa作用104次，σ2=400MPa作用105次，
σ3=300MPa作用106次。试确定：
(1)该试件在此条件下的计算安全系数；
(2)如果试件再作用σ=450MPa的应力，还能循环多少次试件才破坏?
第一篇 总论
第三章 机械零件的强度
3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=180MPa，取循环基数N0=5106，m=9，试求循环次数N分别为7000，2500，620000次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。
3-2 已知材料的力学性能为σS=260MPa，σ-1=170MPa，σ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图（参看图3-3中的A’D’G’C）。
3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限σB=900MPa，屈服极限σS=750MPa，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ。
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图。
3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=900MPa，试分别按：a）r=C；b）σm=C，求出该截面的计算安全系数Sca。
第二篇 联接
第五章 螺纹联接和螺旋传动
5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用。
5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？
5-3 分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？
5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F的作用。外力F作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？
5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？
机械零件的强度.
第一篇 总论
第三章 机械零件的强度
3-1 某材料的对称循环弯曲疲劳极限σ-1=180MPa，取循环基数N0=5106，m=9，试求循环次数N分别为7000，2500，620000次是时的有限寿命弯曲疲劳极限。
3-2 已知材料的力学性能为σS=260MPa，σ-1=170MPa，σ=0.2,试绘制此材料的简化极限应力线图（参看图3-3中的A’D’G’C）。
3-3 一圆轴的轴肩尺寸为：D=72mm，d=62mm，r=3mm。材料为40CrNi，其强度极限σB=900MPa，屈服极限σS=750MPa，试计算轴肩的弯曲有效应力集中系数kσ。
3-4 圆轴轴肩处的尺寸为：D=54mm，d=45mm，r=3mm。如用题3-2中的材料，设其强度极限σB=420MPa，试绘制此零件的简化极限应力线图。
3-5 如题3-4中危险截面上的平均应力σm=20MPa，应力幅σa=900MPa，试分别按：a）r=C；b）σm=C，求出该截面的计算安全系数Sca。
第二篇 联接
第五章 螺纹联接和螺旋传动
5-1 分析比较普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹的特点，各举一例说明它们的应用。
5-2 将承受轴向变载荷的联接螺栓的光杆部分做得细些有什么好处？
5-3 分析活塞式空气压缩机气缸盖联接螺栓在工作时的受力变化情况，它的最大应力，最小应力如何得出？当气缸内的最高压力提高时，它的最大应力、最小应力将如何变化？
5-4 图5-49所示的底板螺栓组联接受外力F的作用。外力F作用在包含x轴并垂直于底板接合面的平面内。试分析底板螺栓组的受力情况，并判断哪个螺栓受力最大？保证联接安全工作的必要条件有哪些？
5-5 图5-50是由两块边板和一块承重板焊成的龙门起重机导轨托架。两块边板各用4个螺栓与立柱相联接，托架所承受的最大载荷为20kN，载荷有较大的变动。试问：此螺栓联接采用普通螺栓联接还是铰制孔用螺栓联接为宜？为什么？
