机械零件的接触强度

第三章 机械零件的强度计算第0节 强度计算中的基本定义 一． 载荷1. 按载荷性质分类：1) 静载荷：大小方向不随时间变化或变化缓慢的载荷。

2) 变载荷：大小和（或）方向随时间变化的载荷。

2. 按使用情况分：1)公称载荷（名义载荷）： 按原动机或工作机的额定功率计算出的载荷。

2) 计算载荷：设计零件时所用到的载荷。

计算载荷与公称载荷的关系：F ca =kF n M ca =kM n T ca =kT n3) 载荷系数：设计计算时，将额定载荷放大的系数。

由原动机、工作机等条件确定。

二． 应力2．按强度计算使用分1) 工作应力：由计算载荷按力学公式求得的应力。

2) 计算应力：由强度理论求得的应力。

3) 极限应力：根据强度准则、材料性质和应力种类所选择的机械性能极限值σlim 。

4) 许用应力：等效应力允许达到的最大值。

[σ]=σlim /[s σ]稳定变应力 非稳定变应力对称循环变应力脉动应力 规律性非稳定变应力随机性非稳定变应力 静应力 对称循环变应力 脉动应力σ周期变应力第1节 材料的疲劳特性一． 疲劳曲线 1． 疲劳曲线给定循环特征γ=σlim /σmax ，表示应力循 环次数N 与疲劳极限σγ的关系曲线称为疲 劳曲线（或σ-N ）。

2． 疲劳曲线方程1) 方程中参数说明a) 低硬度≤350HB ，N 0=107 高硬度>350HB ，N 0=25×107b) 指数m ：c) 不同γ，σ-N 不同；γ越大，σ也越大。

…二、 限应力线图1) 定义：同一材料，对于不同的循环特征进行试验，求得疲劳极限，并将其绘在σm -σa坐标系上，所得的曲线称为极限应力线图。

CN N m m N ==0γγσσr N N k mNN σσσγγ==0mNN k N 0=整理：即：其中：N 0--循环基数σγ--N 0时的疲劳极限k N --寿命系数用线性坐标表示的疲劳曲线ND2)简化曲线3)σ-N与σm-σa关系a) σ-N曲线：同一循环特征下、不同循环次数。

第三章机械零件的强度课堂类别：理论教学目标：掌握常用的强度理论，并能正确运用；正确选用强度计算中的极限应力；熟练掌握极限应力线图的绘制与分析；熟练掌握稳定变应力时的疲劳强度计算及等效转化概念；了解单向不稳定变应力的疲劳强度计算。

教学重难点：重点：常用强度理论的正确运用及强度计算中极限应力的正确选定；极限应力线图的意义、绘制；稳定变应力时的疲劳强度计算。

难点：无。

教学方法与手段：1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发2.教学手段：课件演示、视频课件主要教学内容及过程第三章机械零件的强度1.强度问题：静应力强度：通常认为在机械零件整个工作寿命期间应力变化次数小于103的通用零件，均按静应力强度进行设计。

（材料力学范畴）变应力强度：在变应力作用下，零件产生疲劳破坏。

2.疲劳破坏定义：金属材料试件在交变应力作用下，经过长时间的试验而发生的破坏。

3.疲劳破坏的原因：材料内部的缺陷、加工过程中的刀痕或零件局部的应力集中等导致产生了微观裂纹，称为裂纹源，在交变应力作用下，随着循环次数的增加，裂纹不断扩展，直至零件发生突然断裂。

4.疲劳破坏的特征：1）零件的最大应力在远小于静应力的强度极限时，就可能发生破坏；2）即使是塑性材料，在没有明显的塑性变形下就可能发生突然的脆性断裂。

3) 疲劳破坏是一个损伤累积的过程，有发展的过程，需要时间。

4) 疲劳断口分为两个区：疲劳区和脆性断裂区。

§3-1 材料的疲劳特性一、应力的分类1、静应力:大小和方向均不随时间改变,或者变化缓慢。

2、变应力:大小或方向随时间而变化。

1）稳定循环变应力: 以下各参数不随时间变化的变应力。

m ─平均应力；a ─应力幅值 max ─最大应力； min ─最小应力r ─应力比（循环特性）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。

2）非稳定循环变应力: 参数随时间变化的变应力。

（1）规律性非稳定变应力:参数按一定规律周期性变化的称为。

第三章 机械零件的强度一．静应力及其极限应力：1．静应力： 在使用期内恒定或变化次数很少（＜103次）的应力。

2．极限应力σlim： 静应力作用下的σlim取决于材料性质。

1）塑性材料： σlim =σs （屈服极限）2）脆性材料： σlim=σB (强度极限)3．静强度准则： σ≤σlim/S （S —静强度安全系数）-10max§３－１ 材料的疲劳特性：1．材料的疲劳特性：可用最大应力σmax、应力循环次数N和应力比r表示。

2．材料疲劳特性的确定：用实验测定，实验方法是：1）在材料标准试件上加上一定应力比的等幅变应力，应力比通常为：r=-1或r=02）记录不同最大应力σmax下试件破坏前经历的循环次数N，并绘出疲劳曲线。

3．材料的疲劳特性曲线：有二种1）σ—N疲劳曲线：即一定应力比r下最大应力σmax与应力循环次数N的关系曲线2）等寿命曲线：即一定应力循环次数N下应力幅σa 与平均应力σm的关系曲线2）C点对应的N约为：NC≈1043）这一阶段的疲劳称为应变疲劳或低周疲劳4、CD段：有限寿命疲劳阶段。

试件经历一定的循环次数N后会疲劳破坏实验表明，有限疲劳寿命σrN与相应的循环次数N之间有如下关系：σm rN ·N = C ( N ≤N D ) （3-1）5、D 点以后： 无限寿命疲劳阶段。

1）无论经历多少次应力循环都不会疲劳破坏。

2）D 点对应的循环次数N 约为：N D =106～25×107 3）D 点对应的应力记为：σr ∞—— 叫持久疲劳极限。

σrN =σr∞( N ＞N D ) （3-2）4）循环基数N O 和疲劳极限σrN D 很大，疲劳试验很费时，为方便起见，常用人为规定一个循环次数N O （称 为循环基数）和与之对应的疲劳极限σrNo（简记为σr ）近似代替N D 和σr ∞6、有限寿命疲劳极限σrN ： 按式（3-1）应有： σm rN·N = σm r ·N O = C （3-1a ）于是：K N ──寿命系数m, N O ──1）钢材（材料）： m = 6～20 ， N O =（1～10）×106 2）中等尺寸零件： m = 9 ， N O = 5×106 3）大尺寸零件： m = 9 ， N O = 107 注： 高周疲劳——曲线CD 及D 点以后的疲劳称作高周疲劳二、等寿命疲劳曲线 图3-2等寿命疲劳曲线——一定循环次数下的疲劳极限的特性。

接触强度和接触疲劳强度是两个不同的概念，但它们之间存在着一定的关系。

接触强度（Contact stress）是指接触面上单位面积的压力或应力状态。

当两个表面接触时，由于它们之间的相互作用力使得局部区域受到了极高的应力，这就是接触强度。

通常来说，接触强度越大，接触面上的局部应力就越高，可能会导致微表面的塑性变形或开裂。

接触疲劳强度（Contact fatigue strength）是指在接触应力循环下引起表面损伤所能承受的最大应力水平。

接触疲劳强度通常是指金属材料或机械零件在频繁接触的情况下，由于多次应力循环引起的表面疲劳破坏，通常通过确定该材料或零件的疲劳寿命来评估其接触疲劳强度。

在实际应用中，接触疲劳强度与接触强度有密切关系。

通常来说，随着接触强度的增加，接触疲劳强度会降低。

这是因为高接触强度会导致局部应力集中，增加表面疲劳裂纹的产生和扩展的可能性，从而影响材料或零件的接触疲劳寿命。

因此，在设计机械结构等领域时，需要综合考虑接触强度和材料的接触疲劳强度，选择合适的材料和结构设计，以确保其使用寿命和可靠性。

机械零件的接触强度引言机械零件的接触强度是评估零件在接触运动中能承受的力量和压力的能力。

在机械系统中，零件之间的接触是常见的情况。

了解和分析机械零件的接触强度对于设计可靠的机械系统至关重要。

本文将介绍机械零件接触强度的概念、影响因素以及如何计算接触强度。

接触强度的定义接触强度是指在机械零件的接触面上能承受的最大正应力。

接触强度的大小取决于接触面的材料、形状、尺寸以及所受力量的大小和方向。

当接触应力超过材料的强度时，接触面可能会发生塑性变形、磨损、裂纹等破坏，从而导致机械系统失效。

影响接触强度的因素1. 材料特性材料的硬度、抗拉强度、屈服强度等物理力学性质对接触强度有着重要影响。

一般来说，材料的硬度越高，接触强度就越大。

此外，材料的韧性、热导率、热膨胀系数等性质也会对接触强度产生影响。

2. 形状和尺寸接触面的形状和尺寸对接触强度有很大影响。

较大的接触面积可以分散载荷，降低接触应力，从而提高接触强度。

此外，接触面的曲率半径也是影响接触强度的重要因素。

3. 表面状态接触面的粗糙度和光洁度也对接触强度产生影响。

粗糙的表面会使接触面之间产生更大的接触应力，降低接触强度。

而光洁度好的表面则能减小接触面之间的摩擦，提高接触强度。

4. 工况条件工作环境的温度、湿度、润滑情况等工况条件也会对接触强度产生影响。

在高温、高湿度、无润滑等恶劣条件下，接触强度会降低，容易导致接触面的磨损和破坏。

接触强度的计算方法常用的接触强度计算方法有接触应力分析法和有限元分析法。

1. 接触应力分析法接触应力分析法是利用弹性力学理论来计算接触强度的一种方法。

该方法基于接触区域之间的几何形状和应力场的计算，通过比较最大应力与材料的抗拉强度来评估接触强度。

2. 有限元分析法有限元分析法是一种基于数值计算的方法，通过将接触面离散化为有限数量的网格单元，利用有限元理论和数值计算方法来求解接触强度。

该方法对于复杂的接触形状和应力场计算更为准确。

接触强度的优化方法为了提高机械零件的接触强度，可以采取以下优化方法：1.选择合适的材料：根据零件所需的机械性能和工作环境，选择硬度高、强度好的材料，以提高接触强度。

接触应力和接触强度的关系稿子一嗨呀，亲爱的小伙伴们！今天咱们来聊聊接触应力和接触强度的关系。

你知道吗？接触应力就好像是两个物体接触时产生的“小压力”。

比如说，两个齿轮咬在一起转动，它们接触的地方就有接触应力啦。

那接触强度呢，它就像是个“小卫士”，决定着物体能不能承受住这种接触应力。

要是接触强度不够高，物体可能就会在接触的地方出问题，比如说变形、磨损甚至坏掉。

想象一下，接触应力是个调皮的小孩子，总是想捣乱，而接触强度就是那个厉害的家长，得管住这个调皮鬼。

如果家长不够强大，小孩子就会无法无天啦。

比如说，在机械零件里，如果接触应力太大，超过了零件材料能承受的接触强度，那零件很快就会报废。

所以说呀，接触应力和接触强度的关系可重要啦，它们得相互匹配，才能让物体正常工作，不出差错。

咱们在设计和制造东西的时候，一定要好好考虑这俩家伙的关系，不然可就麻烦大喽！稿子二亲人们，咱们来唠唠接触应力和接触强度的那些事儿！接触应力这玩意儿，你可以把它当成两个物体亲密接触时产生的一种“内力”。

就好比咱们的手用力握住一个东西，手和东西接触的地方就有接触应力。

而接触强度呢，它就像是物体的“抗压能力”。

强度高，就能抗住更大的接触应力；强度低，可能稍微有点压力就扛不住了。

你想想，如果一个零件的接触强度很低，可它工作时接触应力又特别大，那这零件不得“哭鼻子”啊，很快就会损坏。

比如说轴承，它在转动的时候，滚珠和轨道之间就有接触应力。

要是制造轴承的材料接触强度不行，那轴承用不了多久就会出故障。

反过来，如果接触应力比较小，而接触强度又特别高，这就有点大材小用啦，会造成材料的浪费。

所以呢，为了让各种东西都能好好工作，咱们得搞清楚接触应力有多大，然后选择接触强度合适的材料，这样才能达到完美的配合。

怎么样，是不是觉得接触应力和接触强度的关系还挺有趣的？。