1 第三章 机械零件的强度
1.何谓静应力、变应力？静载荷能否产生变应力？作用在机械零件中的应力有哪几种类型？
2. 何谓材料的疲劳极限、疲劳曲线？指出疲劳曲线的有限寿命区和无限寿命区，并写出有限寿命区疲劳曲线方程，材料试件的有限寿命疲劳极限σrN如何计算？说明寿命系数KN的意义。
3. 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？零件的简化极限应力图与材料试件的简化极限应力图一样吗？有何不同？
4. 举例说明哪些零件工作应力的变化规律符合：a) r=常数；b) σm=常数；c) σmin=常数。
5. 两个零件以点、线接触时应按何种强度进行计算？若为面接触时（如平键联接），又应按何种强度进行计算？零件的截面形状一定，当截面尺寸增大时，其疲劳极限值将如何变化？
6. 表面接触疲劳点蚀是如何产生的？根据赫兹公式（Hertz），接触带上的最大接触应力应如何计算？说明赫兹公式中各参数的含义。
7. 某机械零件，疲劳极限1285MPa，若其7010N，m=6，当应力循环次数分别为41105.2N，52102N时，求寿命系数NK各为多少？疲劳极限又各为多少？
8. 有一机械零件，其1390MPa，0600MPa，600MPas，σ2.5K，求：(1)材料常数σ；
(2)画出零件的极限应力线图；
(3)设工作应力为a200MPa，m300MPa，r＝常数，试求安全系数caS。
9. 某合金钢制造的零件，其材料性能为：s800MPa,1450MPa,σ0.3。已知工作应力为min80MPa，max280MPa，应力变化规律为r =常数，弯曲疲劳极限的综合影响系数σ1.62K。若许用安全系数是 [S] =1.3，并按无限寿命考虑，试校核该零件是否安全。
10. 有一钢制转轴，其危险截面上对称循环弯曲应力在单位时间t内的变化如题10图.所示，总工作时间300h，转速n为150r/min。若零件材料的疲劳极限1280MPa，应力集中系数σ2K，7010N，m＝9，求此零件的安全系数caS。 2
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。
同济大学 《机械设计》
JXSJ 11 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：
Fca=kFn Mca=kMn Tca=kTn
3) 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lim。
4) 许用应力：等效应力允许达到的最大值。[]=lim/[s 1.按应力性质分 稳定变应力
非稳定变应力 静应力
变应力 非对称循环变应力
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
t 静应力 t
对称循环变应力 F
A
t 脉动应力 A m max min t 周期变应力 a 同济大学 《机械设计》
JXSJ 12
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=lim/max，表示应力循
环次数N与疲劳极限的关系曲线称为疲
劳曲线（或-N）。
2． 疲劳曲线方程
1) 方程中参数说明
a) 低硬度≤350HB，N0=107 高硬度>350HB，N0=25×107
b) 指数m：
受应力状态 钢 青铜
拉、压、弯、扭应力 9 9
接触应力 6 8
c) 不同，-N不同；越大，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m-a坐标系上，所得的曲线称为极限应力线图。
第2章 机械零件的强度
一、选择题
1.零件受变载荷作用时，则在其内部____；零件受静载荷作用时，则在其内部____。
A.只会产生静应力 B. 只会产生变应力 C. 可能产生静应力，也可能产生变应力发生
选B，C
第2章 机械零件的强度第1节变应力与静应力的特点
来源：来源：机械设计学习要点与习题解析P14
2.对于受循环变应力作用的零件，影响疲劳破坏的主要因素是____。
A.最大应力 B. 平均应力 C. 应力幅 D.最小应力
选C
第2章 机械零件的强度第1节应力的特点
来源：机械设计学习与考研辅导P7
3.四个结构和材料完全相同的零件甲乙丙丁，若承受的最大应力也相同，而应力特性系数分别等于0.1、0、5.0、0.1，其中，最可能先发生失效的是____。
A.甲 B. 乙 C. 丙 D.丁
选D
第2章 机械零件的强度第3节应力特性系数的判别 来源：机械设计学习与考研辅导P7
4.某截面形状一定的零件，当其尺寸增大时，疲劳极限值将随之____。
A.增高 B.降低 C. 不变 D.规律不定
选B
第2章 机械零件的强度第3节疲劳极限的判别
来源：机械设计学习与考研辅导P7
5.一对啮合的传动齿轮，单向回转，则齿面接触应力按____变化。
A.对称循环 B.循环特性r=0.5 C.脉动循环 D. 循环特性r=－0.5
选C
第2章 机械零件的强度第4节接触应力的判别
来源：机械设计学习与考研辅导P7
6.塑性材料制成的零件，进行静强度计算时，其极限应力为____。
A. s B. b C. 0 D. 1
选A
第2章 机械零件的强度第2节极限应力的判别
来源：机械设计学习与考研辅导P7
7.下列四种叙述中____是正确的。 A.变应力只能由变载荷产生 B. 静载荷不能产生变应力 C. 变应力是由静载荷产生 D. 变应力是由变载荷产生，也可能由静载荷产生
