。
K ( ) ca
第三章 机械零件的疲劳强度设计
3－39 试推导出 σmin＝常数或 σm＝常数时安全系数的计算公式，并比较 r＝常数和上
述两种情况下安全系数计算公式的区别（可代入一些具体数字进行比较）
3－65 一钢制零件，工作应力为：σmax=250MPa，σmin=－50MPa。零件的疲劳强度综
合 影 响 系 数 Kσ=1.35 ， 材 料 的 力 学 性 能 为
σb=630MPa ， σs=455MPa ， σ-1=285MPa ，
σ0=510MPa 。 若 许 用 安 全 系 数 对 变 应 力 取
[Sσ]=1.3、对静应力取[Sσ]＇=1.5，并按无限寿命
考虑，试分别用解析法和图解法校核该零件的安
全系数。
（σa=150MPa，σm=100MPa，ψσ=0.1176）
第一种情况：r=C
S ca
1 K a
m 1.33 >[Sσ]
安全
第二种情况：σm=C
S 1 ( K ) m 1.21 <[S ] σ
a m
不安全
第三种情况：σmin=C
S ca 2 ( K ) 1 min ( K )(2 a min
) 1.39
安全
第四章 摩擦、磨损及润滑概述
二、分析与思考题
1 按照摩擦机理分，磨损有哪几种基本类型？它们各有什么主要特点？ 2 机械零件的磨损过程分为哪三个阶段？在设计使用时，在设计或使用机器时如何要
求以延长零件的寿命？
3 获得流体动力润滑的必要条件是什么？
4 润滑剂的作用是什么？常用润滑剂有哪几种？ l
2 第五章 螺纹联接和螺旋传动
三、计算题
1、 如图示高压容器螺纹联接
的 a）、b）、c）三种方案，问哪
种比较合理？并说明其它方案
为什么不合理。
机械零件的强度和设计准则
引言
机械零件的强度和设计准则是工程设计中非常重要的一部分。在机械系统中，零件的强度决定了其能否承受所受力的负荷，设计准则则规定了在设计过程中需要遵守的规范和标准。本文将介绍机械零件强度分析的基本概念和方法，以及在设计零件时需要考虑的准则。 机械零件的加载形式
机械零件在工作过程中通常会受到各种不同形式的加载，主要包括以下几种形式：
1. 静态加载：零件受到的外力是稳定不变的，不会引起零件形变和变形。例如，支撑结构中的支撑杆。
2. 动态加载：零件受到的外力是变化的，会引起零件的形变和变形。例如，活塞在往复运动中的受力。 3. 疲劳加载：零件在长期使用过程中，由于受到循环变化的载荷，会导致零件发生疲劳破坏。例如，汽车悬挂系统的弹簧。
4. 冲击加载：零件在瞬间承受巨大的载荷，往往会引起零件的破坏。例如，锤子敲击物体的过程中，敲击面会受到很大的冲击力。
强度分析方法
为了确保机械零件在工作过程中具有足够的强度，需要进行强度分析。常用的强度分析方法包括以下几种： 理论分析法
理论分析法通过应力和应变理论分析零件受力情况，得出零件的强度指标。常用的理论分析法包括静力学分析和材料力学分析。静力学分析重点考虑静态平衡条件下的受力情况，而材料力学分析则考虑材料的物理性质和力学性能。
数值模拟方法
数值模拟方法通过计算机辅助工程软件，对零件的受力情况进行模拟和分析。常用的数值模拟方法包括有限元分析和计算流体力学分析。有限元分析可以对零件的应力、变形等进行准确的数值计算，而计算流体力学分析可以对零件在液体或气体环境中的受力情况进行模拟和分析。
实验测试方法
实验测试方法通过搭建实验平台，对零件进行实际加载测试，获取零件的应力、变形等参量。常用的实验测试方法包括拉压试验、弯曲试验和冲击试验等。实验测试方法具有直观、准确的优点，但成本较高且耗时较长。 设计准则
在设计机械零件时，需要遵守一些相关的准则和规范，以确保零件具有足够的强度和可靠性。下面介绍一些常用的设计准则：
1 第三章 机械零件的强度
第一节 材料的疲劳特性
强度准则是设计机械零件的最基本准则，它可为静强度和疲劳强度，通常认为机械零件在整个寿命期间应力变化次数小于103 ，就认为是静强度问题，按静强度设计计算，而静强度的设计计算问题，在材料力学中已经充分讨论过。而应力变化次数大于103次时，认为是疲劳强度。当循环次数 N=103—104次时，认为是低周疲劳。N>104次时，称为高周疲劳，本章主要讨论疲劳强度，进行深入的研究，以解决工程实际中疲劳强度问题。
一、变应力的特性参数
工程上的机械零件，一般承受稳定的变压力，其变化规律常常是如图所示的三角函数。某一变应力往往由下边几个物理量加于描述：
1）ammax 2）maxam 3）2minmaxm
4）a2minmax 5）r=amammaxmin (-1≤r≤1)
2
图 1－1 应力的类型
σmax 最大应力、σmin最小应力、σm 平均应力、σ a 应力幅、r循环特性
注意 1）上述各物理量中，只要知道任意两个，便可知道其他。注意：通常用绝对值来定σmax 最大应力、σmin最小应力, 这样，r便在-1，1之间。但计算r时，应带σ符号。
2) 充分理解σm 和σa物理意义：
σm 是变应力中的静应力部分（静止）
σa是变应力中的变应力部分（变化）
应力由小到大，由大到小变化一次，称为一个循环，比较典型的。如果
r=-1 ，称为对称循环变应力。
r=0 ，称为脉动循环变应力
r=1，称为静应力。
-1< r< 1 （非对称）。
二、机械零件的疲劳极限及疲劳曲线
1．机械零件的疲劳破坏
疲劳破坏：在变应力作用下，经过一段时间后在局部高应力区形成微裂纹， 3 微裂纹逐渐扩展以至最后断裂的现象，的破坏称为疲劳破坏。
第三章机械零件的疲劳强度设计
1
一、 多项选择题
3－145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____________。
（1） 增加（2）不变（3）减少
3－5零件的形状、尺寸、结果相同时，磨削加工的零件与精车加工相比，其疲劳强度____________。
（1） 较高的（2）与较低的（3）相同
3－6零件表面经淬火、渗氮、喷丸、滚子碾压等处理后，其疲劳强度____________。（1）增高（2）降低（3）不变（4）增高或降低视处理方法而定3－7影响零件疲劳强度的综合影响系数kσd或kτd与____________等因素有关。（1）零件的应力集中、加工方法、过载
（2） 零件的应力循环特性、应力集中和载荷状态（3）表面状态、零件的绝对尺寸和应力集中（4）材料、热处理方法和零件的绝对尺寸。
