機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第十章機(jī)械零件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)§10-1概述§10-3機(jī)械設(shè)計(jì)中常用材料的選用原則§10-2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則§10-4機(jī)械設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度、許用應(yīng)力和安全系數(shù)機(jī)械（Machinery)——是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的統(tǒng)稱。機(jī)器(Machine)—主要是指機(jī)械裝置。如內(nèi)燃機(jī)、機(jī)床、汽車、火車、飛機(jī)、輪船、起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金礦山機(jī)械、輕紡食品機(jī)械等等。機(jī)械設(shè)計(jì)(MachineDesign)——即為各種機(jī)械裝置的設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)是為了滿足機(jī)器的某些特定功能而進(jìn)行的創(chuàng)造性過(guò)程，設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性的勞動(dòng)，設(shè)計(jì)的本質(zhì)在于創(chuàng)新。§10-1概述機(jī)械設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)性質(zhì)：是一門重要的設(shè)計(jì)性的技術(shù)基礎(chǔ)課，是初步掌握機(jī)械設(shè)計(jì)能力的必然環(huán)節(jié)。研究?jī)?nèi)容：通用機(jī)械零部件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)計(jì)算。齒輪傳動(dòng)帶傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)螺紋聯(lián)接軸鍵聯(lián)接軸承聯(lián)軸器鏈傳動(dòng)通用的零部件系指?jìng)鲃?dòng)零件軸類零件聯(lián)接零件目的：1、初步具備一般通用機(jī)械零部件設(shè)計(jì)計(jì)算的能力。2、綜合運(yùn)用本課程和其他先修課程的知識(shí)，設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置和一般機(jī)械。5．其他要求：環(huán)保、噪音、外觀等一、機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求1．實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，工作可靠；2．經(jīng)濟(jì)性好：設(shè)計(jì)和制造周期短、成本低，產(chǎn)品生產(chǎn)效率高、能耗低維護(hù)管理費(fèi)用少；3．操作方便，運(yùn)行安全；4．標(biāo)準(zhǔn)化、系列化程度高：以便簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，提高產(chǎn)品質(zhì)量；§10-2機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求、機(jī)械零件的工作能力和計(jì)算準(zhǔn)則二、機(jī)械零件的工作能力及計(jì)算準(zhǔn)則零件的工作能力

—

是指在一定的運(yùn)動(dòng)、載荷和環(huán)境情況下，在預(yù)定的使用期限內(nèi)，不發(fā)生失效的安全工作限度。二）機(jī)械零件的主要失效形式過(guò)大彈性變形——零件的剛度不夠引起塑性變形——工作應(yīng)力超過(guò)材料的屈服極限σS引起2．變形疲勞斷裂——工作應(yīng)力超過(guò)零件的疲勞極限σr引起過(guò)載斷裂——工作應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限σB引起1．?dāng)嗔褖簼?、過(guò)度磨損——零件接觸表面上的壓應(yīng)力p過(guò)大膠

合——

零件工作溫升△t過(guò)高引起表面疲勞損壞——零件表面接觸應(yīng)力σH過(guò)大引起3．表面失效機(jī)械零件由于某種原因不能正常工作時(shí)，稱為失效。一）機(jī)械零件的工作能力計(jì)算準(zhǔn)則—用于計(jì)算并確定零件基本尺寸的主要依據(jù)。對(duì)于具體的零件，應(yīng)根據(jù)它們的主要失效形式，采用相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。常用的計(jì)算準(zhǔn)則有：三）機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則1．強(qiáng)度準(zhǔn)則——針對(duì)零件斷裂、塑性變形或表面疲勞損壞失效強(qiáng)度——指零件在載荷作用下抵抗斷裂或塑性變形的能力。強(qiáng)度是保證零件工作能力的最基本要求。若零件的強(qiáng)度不夠，不僅因?yàn)榱慵氖箼C(jī)械不能正常工作，還可能導(dǎo)致安全事故。強(qiáng)度的計(jì)算準(zhǔn)則為：σ≤[σ]MPa

或τ≤[τ]針對(duì)斷裂或塑性變形σH≤[σH]針對(duì)表面疲勞損壞強(qiáng)度計(jì)算準(zhǔn)則：1）或2）S——安全系數(shù)，S＞1—→S↑：安全，浪費(fèi)材料S↓：經(jīng)濟(jì)，不安全σ—零件的工作正應(yīng)力；—零件的工作切應(yīng)力；[σ]—材料的許用正應(yīng)力；—材料的許用切應(yīng)力；—材料的極限正應(yīng)力；—材料的極限切應(yīng)力；2．剛度準(zhǔn)則——針對(duì)過(guò)大彈性變形

剛度——指零件在一定載荷作用下抵抗過(guò)大彈性變形的能力。剛度是保證機(jī)器正常工作，提高機(jī)床加工產(chǎn)品質(zhì)量的基本要求。剛度的計(jì)算準(zhǔn)則為：y≤[y]；θ≤[θ]；φ≤[φ]式中，y、θ和φ——分別為零件工作時(shí)的撓度、偏轉(zhuǎn)角和扭轉(zhuǎn)角；由剛度計(jì)算所得零件剖面尺寸，一般要比強(qiáng)度計(jì)算的大，所以，一般滿足剛度要求的零件往往也能同時(shí)滿足強(qiáng)度要求。機(jī)床主主軸等等彈性性變形形過(guò)大大將影影響加加工精精度。。齒輪軸軸的彎彎曲撓撓度過(guò)過(guò)大會(huì)會(huì)影響響一對(duì)對(duì)齒輪輪的正正確嚙嚙合。。3．耐耐磨性性準(zhǔn)則則——針針對(duì)過(guò)過(guò)度磨磨損、、膠合合破壞壞耐磨性性——指指零件件在載載荷作作用下下相對(duì)對(duì)運(yùn)動(dòng)動(dòng)的兩兩零件件接觸界的的抗磨磨損能能力。。耐磨磨性是是保證證有相相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的零件件正常工作作的基基本要要求。。其驗(yàn)驗(yàn)算式式為：：p≤≤[p]——防防止過(guò)過(guò)度磨磨損pv≤≤[pv]——防防止膠膠合破破壞4．振動(dòng)動(dòng)和噪噪聲準(zhǔn)準(zhǔn)則——針對(duì)高高速機(jī)機(jī)械的的振動(dòng)動(dòng)失穩(wěn)穩(wěn)（即即共振振）當(dāng)零件件的固固有振振動(dòng)頻頻率f等于或或趨近近于零零件的的強(qiáng)迫迫振動(dòng)動(dòng)頻率率fp時(shí)，將將產(chǎn)生生共振振。這這不僅僅影響響機(jī)械械正常常工作作，甚甚至造造成破破壞性性事故故，而而振動(dòng)動(dòng)又是是產(chǎn)生生噪聲聲的主主要原原因。。防止共共振的的條件件為：：f≤0．87fp或f≥1．18fp式中，，f—零件的的固有有振動(dòng)動(dòng)頻率率，取取決于于零件件的質(zhì)質(zhì)量和和剛度。。fp—零件受受激振振源作作用引引起的的強(qiáng)迫迫振動(dòng)動(dòng)頻率率。3、選選擇材材料；；4、根根據(jù)失失效形形式選選用判判定條條件，，設(shè)計(jì)計(jì)出零零件的的主要要參數(shù)；；5、繪繪制零零件工工作圖圖。受力分析1、擬擬訂零零件的的設(shè)計(jì)計(jì)簡(jiǎn)圖圖；2、確確定載載荷的的大小小及位位置；；四）機(jī)機(jī)械零零件的的設(shè)計(jì)計(jì)步驟驟傳統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)方方法：：強(qiáng)度條條件（（或剛剛度））設(shè)計(jì)計(jì)算尺寸尺寸校核計(jì)算強(qiáng)度條條件（（或剛剛度））理論設(shè)設(shè)計(jì)（（半經(jīng)經(jīng)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)））類比設(shè)設(shè)計(jì)與已有有的同同類產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)進(jìn)行比比較來(lái)來(lái)設(shè)計(jì)計(jì)新產(chǎn)產(chǎn)品。。這種種方法法在工工程實(shí)實(shí)際中中用得得較多多，特特點(diǎn)是是節(jié)省省時(shí)間間，較較可靠靠。經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)根據(jù)據(jù)實(shí)實(shí)踐踐中中歸歸納納出出的的經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)公公式式和和經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)進(jìn)進(jìn)行行設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)，，缺缺乏乏創(chuàng)創(chuàng)新新。。如：箱體、傳動(dòng)件各個(gè)結(jié)構(gòu)要素等模型型實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)把初初步步設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)的的零零、、部部件件或或機(jī)機(jī)器器作作成成小小模模型型或或小小尺尺寸寸樣樣機(jī)機(jī)進(jìn)進(jìn)行行實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)。。用用于于大大型型、、復(fù)復(fù)雜雜零零件件的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。如：：飛飛機(jī)機(jī)、、橋橋梁梁的的風(fēng)風(fēng)洞洞實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)?！，F(xiàn)代代設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)方方法法：：優(yōu)化化設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)對(duì)工工程程實(shí)實(shí)際際問(wèn)問(wèn)題題進(jìn)進(jìn)行行抽抽象象，，建建立立數(shù)數(shù)學(xué)學(xué)模模型型，，用用優(yōu)優(yōu)化化方方法法求求解解，，得得出出最最佳佳設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)結(jié)結(jié)果果。。計(jì)算算機(jī)機(jī)輔輔助助設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（（CAD））包括括分分析析計(jì)計(jì)算算和和繪繪圖圖。。概率率設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)（（可可靠靠性性））將概概率率論論與與數(shù)數(shù)理理統(tǒng)統(tǒng)計(jì)計(jì)理理論論運(yùn)運(yùn)用用于于機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。有限限元元設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)并行行設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)§10－－3機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中常常用用材材料料的的選選擇擇原原則則選用用原原則則：：一、、使使用用性性能能的的要要求求用途途、、工作作條條件件、物理理、化學(xué)學(xué)、機(jī)械械工工藝藝性性能能、經(jīng)濟(jì)濟(jì)性。。零件件材材料料選材材因因素素：：使用用要要求求是指指用用所所選選材材料料做做成成的的零零件件，，在在給給定定的的工工況況條件件下下和和預(yù)預(yù)定定的的壽壽命命期期限限內(nèi)內(nèi)能能正正常常工工作作。。二、、工工藝藝性性能能的的要要求求工藝藝要要求求是指指所所選選材材料料的的冷冷、、熱熱加加工工性性能能好好，，熱熱處處理理工藝藝性性好好。。三、、經(jīng)經(jīng)濟(jì)濟(jì)性性的的要要求求在滿滿足足使用用性性能能的前前提提下下，，盡盡量量選選用用低價(jià)價(jià)格格的材材料料，，減減少少材材料料的的消消耗耗，，是是零零件件材材料料選選擇擇的的主主要要原原則則。。各種種材材料料的的化化學(xué)學(xué)成成分分和和力力學(xué)學(xué)性性能能可可在在相相關(guān)關(guān)國(guó)國(guó)標(biāo)標(biāo)、、行行標(biāo)標(biāo)和和機(jī)機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)手手冊(cè)冊(cè)中中查查得得。。為了了材材料料供供應(yīng)應(yīng)和和生生產(chǎn)產(chǎn)管管理理上上的的方方便便，，應(yīng)應(yīng)盡盡量量縮縮減減材材料料的的品品種種。。一、、載載荷荷和和應(yīng)應(yīng)力力一））載載荷荷載荷荷————構(gòu)件件或或零零件件工工作作時(shí)時(shí)所所承承受受的的外外力力。。靜載載荷荷————大小小和和方方向向均均不不隨隨時(shí)時(shí)間間變變化化或或變變化化緩緩慢慢的的載載荷荷。。變載載荷荷————大小小或或方方向向隨隨時(shí)時(shí)間間變變化化的的載載荷荷。。根據(jù)據(jù)載載荷荷性性質(zhì)質(zhì)的的不不同同，，可可分分為為靜載載荷荷與變載載荷荷?！?0-4機(jī)械械設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)中中的的強(qiáng)強(qiáng)度度、、許許用用應(yīng)應(yīng)力力和和安安全全系系數(shù)數(shù)循環(huán)環(huán)變載載荷荷穩(wěn)定定循循環(huán)環(huán)載載荷荷不穩(wěn)穩(wěn)定定循循環(huán)環(huán)載載荷荷隨機(jī)機(jī)變載載荷荷名義義載載荷荷————在理理想想的的平平穩(wěn)穩(wěn)工工作作條條件件下下作作用用在在零零件件上上的的載荷荷，，按按原原動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的功功率率求求得得。。計(jì)算算載載荷荷————載荷荷系系數(shù)數(shù)與與名名義義載載荷荷的的乘乘積積。。式中中，，P————原原動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)的的額額定定功功率率（（kW）），，n————額額定定轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速速（（r/min））。。式中中，，K————考考慮慮各各種種附附加加載載荷荷的的載載荷荷系系數(shù)數(shù)。。也可可分分為為工作作載載荷荷、名義義載載荷荷與計(jì)算算載載荷荷。工作作載載荷荷————機(jī)械械正正常常工工作作時(shí)時(shí)所所受受的的載載荷荷（（一一般般難難以以確定定））。。根據(jù)據(jù)名義義載載荷荷求出出的的應(yīng)應(yīng)力力稱稱為為名義義應(yīng)應(yīng)力力。根據(jù)據(jù)計(jì)算算載載荷荷求出出的的應(yīng)應(yīng)力力稱稱為為計(jì)算算應(yīng)應(yīng)力力。按照照應(yīng)應(yīng)力力隨隨時(shí)時(shí)間間的的變變化化情情況況，，應(yīng)應(yīng)力力也也可可分分為為靜應(yīng)應(yīng)力力和變應(yīng)應(yīng)力力。靜應(yīng)應(yīng)力力————不隨隨時(shí)時(shí)間間變變化化或或變變化化很很小小的的應(yīng)應(yīng)力力。。二））應(yīng)應(yīng)力力變應(yīng)應(yīng)力力————隨時(shí)時(shí)間間變變化化的的應(yīng)應(yīng)力力。。otσ

σ=常數(shù)穩(wěn)定定循環(huán)環(huán)變變應(yīng)應(yīng)力力不穩(wěn)穩(wěn)定定循環(huán)環(huán)變變應(yīng)應(yīng)力力規(guī)律律性性不不穩(wěn)穩(wěn)定定變變應(yīng)應(yīng)力力隨機(jī)機(jī)變變應(yīng)應(yīng)力力隨機(jī)變應(yīng)力規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力靜應(yīng)應(yīng)力力只能能由由靜載載荷荷產(chǎn)生生，，變應(yīng)應(yīng)力力可能能由由變載載荷荷或靜載載荷荷產(chǎn)生生。。aσ0t作用用在在轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)心心軸軸上上的的載載荷荷是是靜載載荷荷，產(chǎn)產(chǎn)生生的的應(yīng)應(yīng)力力卻卻屬屬于于變應(yīng)應(yīng)力力。三））變變應(yīng)應(yīng)力力參參數(shù)數(shù)及及典典型型變變應(yīng)應(yīng)力力1.變變應(yīng)應(yīng)力力參參數(shù)數(shù)最大大應(yīng)應(yīng)力力：：σmax最小小應(yīng)應(yīng)力力：：σmin應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征：：用來(lái)來(lái)表表示示應(yīng)應(yīng)力力的的變變化化情情況況r=σσmin/σσmax平均均應(yīng)應(yīng)力力：：應(yīng)力力幅幅：：σminσaσaσmσmaxtσ注意意：：五個(gè)個(gè)參參數(shù)數(shù)具具有有符符號(hào)號(hào)，，計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)要要帶帶有有符符號(hào)號(hào)；；σmax、σmin是指指絕絕對(duì)對(duì)值值而而言言。。應(yīng)力力類類型型a））靜靜應(yīng)應(yīng)力力：：r=+1變變應(yīng)應(yīng)力力特特例例σtσ=常數(shù)b））對(duì)對(duì)稱稱循循環(huán)環(huán)變變應(yīng)應(yīng)力力r=-1σtσaσmaxσminc））脈脈動(dòng)動(dòng)循循環(huán)環(huán)變變應(yīng)應(yīng)力力r=0σtσaσaσmaxσm2.典典型型變變應(yīng)應(yīng)力力及及應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征rd））非非對(duì)對(duì)稱稱循循環(huán)環(huán)變變應(yīng)應(yīng)力力r在（（-1～～+1））間間變變化化σmaxσmσminσaσatσ二、、機(jī)機(jī)械械零零件件的的失失效效形形式式及及強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件式式靜應(yīng)應(yīng)力力作作用用下下————過(guò)過(guò)載載斷斷裂裂、、塑塑性性變變形形。。二））零件件強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件式式：：σσ≤≤[σσ]=σσlim/S材料的極限應(yīng)力安全系數(shù)脆性性材材料料制制造造的的零零件件：：σσlim=σB塑性性材材料料制制造造的的零零件件：：σσlim=σS1．．靜靜應(yīng)應(yīng)力力作作用用下下零件件極極限限應(yīng)應(yīng)力力2．．變變應(yīng)應(yīng)力力作作用用下下零零件件極限應(yīng)應(yīng)力力———σσlim=σσrN疲勞極限一））零零件件的的失失效效形形式式變應(yīng)應(yīng)力力作作用用下下————疲疲勞勞破破壞壞約約占占零零件件損損壞壞事事故故中中的80%。。強(qiáng)度極限屈服極限3.安安全全系系數(shù)數(shù)———S的的取取值值對(duì)對(duì)零零件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)尺尺寸寸、、工工作作可可靠靠性性均均有有影響。1）靜應(yīng)應(yīng)力下，，塑性材材料的零件：：S=1.2～～１.5鑄鋼件：：S=1.５～～２.5S↑典型機(jī)械械的S可通過(guò)查查表求得得。無(wú)無(wú)表可查查時(shí)，按按以下原原則?。海骸慵叽绱绱?，結(jié)結(jié)構(gòu)笨重重。S↓→可能不安安全。２）靜應(yīng)應(yīng)力下，，脆性材料，，如高強(qiáng)度度鋼或鑄鑄鐵：S=3～43）變應(yīng)力下，，S=1.3～～1.7材料不均均勻，或或計(jì)算不不準(zhǔn)時(shí)取?。篠=1.7～～2.5三、靜應(yīng)應(yīng)力時(shí)機(jī)機(jī)械零件件的強(qiáng)度度計(jì)算一）單向向應(yīng)力下下的塑性性材料零零件強(qiáng)度條件件：或二）復(fù)合合應(yīng)力時(shí)時(shí)的塑性性材料零零件按第三或第四強(qiáng)度理論對(duì)彎扭復(fù)合應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算由第三強(qiáng)度理論：（最大剪應(yīng)力理論）由第四強(qiáng)度理論：（最大變形能理論）復(fù)合應(yīng)力力計(jì)算安安全系數(shù)數(shù)為：三）脆性性材料與與低塑性性材料脆性材料料極限應(yīng)應(yīng)力：（（強(qiáng)度度極限））塑性材料料極限應(yīng)應(yīng)力：（（屈服極極限）1、單向向應(yīng)力狀狀態(tài)強(qiáng)度條件件：或或或失效形式式：斷裂裂按第一強(qiáng)強(qiáng)度條件件：（最大主主應(yīng)力理理論）注意：低低塑性材材料（低低溫回火火的高強(qiáng)強(qiáng)度鋼））——強(qiáng)度度計(jì)算應(yīng)應(yīng)計(jì)入應(yīng)應(yīng)力集中中的影響響脆性材料料（鑄鐵鐵）——強(qiáng)度度計(jì)算不不考慮應(yīng)應(yīng)力集中中一般工作作期內(nèi)應(yīng)應(yīng)力變化化次數(shù)<104按靜應(yīng)力力強(qiáng)度計(jì)計(jì)算。2、復(fù)合合應(yīng)力下下工作的的零件1、疲勞勞破壞特特征：1）斷裂裂過(guò)程：：①產(chǎn)生生初始裂裂紋（（應(yīng)力較較大處））②裂紋尖尖端在應(yīng)應(yīng)力作用用下，反反復(fù)擴(kuò)展展，直至產(chǎn)生生疲勞裂裂紋。2）斷裂裂面：①①光滑區(qū)區(qū)（疲勞勞發(fā)展區(qū)區(qū)）②粗糙區(qū)區(qū)（脆性性斷裂區(qū)區(qū)）3）無(wú)明明顯塑性性變形的的脆性突突然斷裂裂4）破壞壞時(shí)的應(yīng)應(yīng)力（疲疲勞極限限）遠(yuǎn)小小于材料料的強(qiáng)度度極限一）變應(yīng)應(yīng)力作用用下機(jī)械械零件的的失效特特征2、疲勞勞破壞的的機(jī)理：：損傷的的累積3、影響響因素：：不僅與與材料性性能有關(guān)關(guān)，變應(yīng)應(yīng)力的循循環(huán)特征征、應(yīng)力力循環(huán)次次數(shù)、應(yīng)應(yīng)力幅都都對(duì)疲勞勞極限有有很大影影響。四、機(jī)械零件件的疲勞強(qiáng)度度計(jì)算描述應(yīng)力力循環(huán)次次數(shù)N和和疲勞極極限σrN間關(guān)系的的曲線，，其橫坐坐標(biāo)為應(yīng)應(yīng)力循環(huán)環(huán)次數(shù)N，縱坐坐標(biāo)為疲疲勞極限限σrN疲勞曲線無(wú)限壽命區(qū)σrN有限壽命區(qū)N0σrN1N1σrN2N2σrNNN0σrD機(jī)械零件件的疲勞勞大多發(fā)發(fā)生在σ－N曲曲線D點(diǎn)以前前，可用用下式描描述：二）機(jī)械零件件材料的疲勞極限限1、σ—N疲勞曲線線1）有限限壽命區(qū)區(qū)當(dāng)N<104—低周循環(huán)環(huán)，疲勞勞極限接接近于屈屈服極限限，按靜靜強(qiáng)度計(jì)計(jì)算。2）D點(diǎn)點(diǎn)以后的的疲勞曲曲線呈一一水平線線，代表表著無(wú)限壽命命區(qū)，其方程程為：當(dāng)N>104——高周循環(huán)環(huán)疲勞當(dāng)104≤N≤ND時(shí)隨循環(huán)次次數(shù)↑疲勞勞極限↓↓無(wú)限壽命區(qū)σrN有限壽命區(qū)N0σrN1N1σrN2N2σrNNN0σrD由于ND很大，所所以在作作疲勞試試驗(yàn)時(shí)，，常規(guī)定定一個(gè)循循環(huán)次數(shù)數(shù)N0(稱為循循環(huán)基數(shù)數(shù))，用用N0及其相對(duì)對(duì)應(yīng)的疲疲勞極限限σr來(lái)近似代代表ND和σr∞，于是有有：有限壽命命區(qū)間內(nèi)內(nèi)循環(huán)次次數(shù)N與與疲勞極極限σrN的關(guān)系為為：式中，σr、N0及m的值值由材料料試驗(yàn)確確定。N—應(yīng)力力循環(huán)次次數(shù)，N=60nthɑ每轉(zhuǎn)受載次數(shù)使用壽命（h）轉(zhuǎn)速（r/min）用疲勞曲曲線求疲疲勞極限限σrN的方法：：kN—壽命命系數(shù)有限壽命命區(qū)（N＜N0)疲勞極限限:無(wú)限壽命命區(qū)（N≥N0）疲勞極限限：σrN=σr，kN=1幾點(diǎn)說(shuō)明明：①N0硬度≤350HBS鋼，N0=106~107≥350HBS鋼，N0=25x107有色金屬屬(無(wú)水水平部分分)，規(guī)規(guī)定當(dāng)N0>25x107時(shí)，近似似為無(wú)限限壽命區(qū)區(qū)②m——指數(shù)，，與應(yīng)力力與材料料的種類類有關(guān)。。鋼：m=9——拉拉、彎應(yīng)應(yīng)力、剪剪應(yīng)力，，m=6———接觸應(yīng)應(yīng)力；青銅：m=9———彎曲曲應(yīng)力，，m=8———接觸觸應(yīng)力。。③應(yīng)力力循環(huán)特特征越大大，材料料的疲勞勞極限與與持久極極限越大大，對(duì)零件強(qiáng)強(qiáng)度越有有利。對(duì)對(duì)稱循環(huán)環(huán)（應(yīng)力力循環(huán)特特征=-1）最最不利。。2、極限限應(yīng)力圖圖同一種材材料在不不同的應(yīng)應(yīng)力循環(huán)環(huán)特征下下的疲勞勞極限圖圖（σm—σa圖）。對(duì)任任何何材材料料（（標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)試試件件））而而言言，，每每種種應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征下下都都對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)著著該該材材料料的的最最大大應(yīng)應(yīng)力力σ’’max=σr，再再由由應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征可可求求出出σ’’min=rσ’’max和σ’’m、σ’’a。以σm為橫橫坐坐標(biāo)標(biāo)、、σa為縱縱坐坐標(biāo)標(biāo)，，即即可可得得材材料料在在不不同同應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征下下的的極極限限σm和σa的關(guān)關(guān)系系圖圖。。1））材材料料的的極極限限應(yīng)應(yīng)力力圖圖曲線線上上的的點(diǎn)點(diǎn)對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)著著不不同同應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征下下的的材材料料疲疲勞勞極極限限。。對(duì)稱稱極極限限點(diǎn)點(diǎn)強(qiáng)度度極極限限點(diǎn)點(diǎn)脈動(dòng)動(dòng)疲疲勞勞極極限限點(diǎn)點(diǎn)屈服服極極限限點(diǎn)點(diǎn)簡(jiǎn)化化極極限限應(yīng)應(yīng)力力線線圖圖：：————簡(jiǎn)化化極極限限應(yīng)應(yīng)力力圖圖ABDG作法法：：考考慮慮材材料料的的最最大大應(yīng)應(yīng)力力不不超超過(guò)過(guò)疲疲勞勞極極限限，，得得AB及延延長(zhǎng)長(zhǎng)線線考慮慮塑塑性性材材料料的的最最大大應(yīng)應(yīng)力力不不超超過(guò)過(guò)屈屈服服極極限限，，得得DG。AD：：疲疲勞勞極極限限直直線線DG：：屈屈服服極極限限直直線線ψσ———等效效系系數(shù)數(shù)（（折折算系系數(shù)數(shù)））對(duì)碳碳鋼鋼：：ψσ=0.1~0.2對(duì)合合金金鋼鋼：：ψσ=0.2~0.3材料料的的簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化極極限限應(yīng)應(yīng)力力圖圖，，可可根根據(jù)據(jù)材材料料的的三三個(gè)個(gè)試試驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)σ-1、σ0和σS而作作出出。。折線線以以內(nèi)內(nèi)為為疲疲勞勞和和塑塑性性安安全全區(qū)區(qū)，，折折線線以以外外為為疲疲勞勞和和塑塑性性失失效效區(qū)區(qū)，，工工作作應(yīng)應(yīng)力力點(diǎn)點(diǎn)離離折折線線越越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，，安安全全程程度度越越高高。。AD上上各各點(diǎn)點(diǎn)：：DG上上各各點(diǎn)點(diǎn)：：如果果σmax<σmax’，不會(huì)會(huì)疲疲勞勞破破壞壞如果果σmax<σs，不會(huì)會(huì)屈屈服服破破壞壞折線線ADG上上任任一一點(diǎn)點(diǎn)，，表表示示在在不不同同r時(shí)的的疲疲勞勞極極限限。。求不不同同應(yīng)應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征r時(shí)時(shí)的的疲疲勞勞極極限限：：由材材料料的的極極限限應(yīng)應(yīng)力力簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖圖對(duì)于于n點(diǎn)(工工作作應(yīng)應(yīng)力力為為σm和σa）應(yīng)力力循循環(huán)環(huán)特特征征：：對(duì)應(yīng)應(yīng)的的疲疲勞勞極極限限：：影響響零零件件疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度的的因因素素，，除除材材料料性性能能、r、、N外，，還還有有：：應(yīng)力力集集中中：：零件件剖剖面面幾幾何何形形狀狀突突變變處處(如如孔孔、、圓圓角角、、鍵鍵槽槽、、螺螺紋紋等等））局部部應(yīng)應(yīng)力力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大大于于名名義義應(yīng)應(yīng)力力，，使使疲疲勞勞極極限限降降低低用應(yīng)應(yīng)力力集集中中系系數(shù)數(shù)Kσ(Kτ)來(lái)考考慮慮，，Kσ(Kτ)越越小小越越好好絕對(duì)對(duì)尺尺寸寸：：零件件剖面面絕絕對(duì)對(duì)尺尺寸寸大大、、出出現(xiàn)現(xiàn)缺缺陷陷概概率率大大、、疲疲勞勞極極限限降降低低用絕絕對(duì)對(duì)尺尺寸寸系系數(shù)數(shù)εσ(ετ)來(lái)考考慮慮，，εσ(ετ)越越大大越越好好表面面狀狀態(tài)態(tài)：零件件表面面光光滑滑或或強(qiáng)強(qiáng)化化處處理理、、能能提提高高疲疲勞勞極極限限用表面面狀狀態(tài)態(tài)系數(shù)數(shù)β來(lái)考考慮慮用綜合影響系數(shù)或考慮以上因素影響綜合合影影響響系系數(shù)數(shù)越越小小越越好好。。鋼鋼的的強(qiáng)強(qiáng)度度越越高高，，(Kσ)D或(Kτ)D值越越大大。。所所以以對(duì)對(duì)于于用用高高強(qiáng)強(qiáng)度度鋼鋼制制造造的的零零件件為為了了得得到到提提高高強(qiáng)強(qiáng)度度的的效效果果必必須須特特別別注注意意減減少少應(yīng)應(yīng)力力集集中中和和提提高高表表面面質(zhì)質(zhì)量量。。2））零零件件的的極極限限應(yīng)應(yīng)力力圖圖注意意：：由試試驗(yàn)驗(yàn)得得知知，，有有效效應(yīng)應(yīng)力力集集中中系系數(shù)數(shù)、、絕絕對(duì)對(duì)尺尺寸寸系系數(shù)數(shù)和和表面面狀狀態(tài)態(tài)系系數(shù)數(shù)，，只對(duì)對(duì)變變應(yīng)應(yīng)力力的的應(yīng)應(yīng)力力幅幅部部分分產(chǎn)產(chǎn)生生影影響響。因因而而，，計(jì)算算時(shí)時(shí)可可用用綜綜合合影影響響系系數(shù)數(shù)對(duì)對(duì)變變應(yīng)應(yīng)力力的的應(yīng)力力幅幅部分分進(jìn)進(jìn)行行修修正正。。綜合合影影響響系系數(shù)數(shù)表表示示了了材材料料極極限限應(yīng)應(yīng)力力幅幅與與零零件件極極限限應(yīng)應(yīng)力力幅幅的的比比值值：：零件件的的對(duì)對(duì)稱稱循循環(huán)環(huán)疲疲勞勞極極限限：：用(Kσ)D或(Kτ)D修正正縱坐坐標(biāo)標(biāo)（（應(yīng)應(yīng)力力幅幅部部分分））：：零件件對(duì)對(duì)稱稱循循環(huán)環(huán)疲疲勞勞點(diǎn)點(diǎn)零件件脈脈動(dòng)動(dòng)循循環(huán)環(huán)疲疲勞勞點(diǎn)點(diǎn)零件件屈屈服服極極限限點(diǎn)點(diǎn)直線線A’’D’’方程程:直線線D’’G方程程:A’’D’’———許用用疲疲勞勞極極限限直直線線，，D’’G———屈服服極極限限直直線線D’’G是靜靜強(qiáng)強(qiáng)度度極極限限，，其其不不受受(Kσ)D的影影響響，，所以以該該段段不不必必修修正正，，仍仍用用135o的直直線線表表示示。。三））單單向向穩(wěn)穩(wěn)定定變變應(yīng)應(yīng)力力時(shí)時(shí)機(jī)機(jī)械械零零件件的的疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計(jì)計(jì)算算進(jìn)行行零零件件疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度計(jì)計(jì)算算時(shí)時(shí)，，首首先先根根據(jù)據(jù)零零件件危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面上上的的σmax及σmin確定定平平均均應(yīng)應(yīng)力力σm與應(yīng)應(yīng)力力幅幅σa，然然后后，，在在極極限限應(yīng)應(yīng)力力線線圖圖的的坐坐標(biāo)標(biāo)中中標(biāo)標(biāo)示示出出相相應(yīng)應(yīng)工工作作應(yīng)應(yīng)力力點(diǎn)點(diǎn)M（或N）。應(yīng)力比為為常數(shù)：：r=C例如絕大大多數(shù)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸中的的應(yīng)力狀狀態(tài)平均應(yīng)力力為常數(shù)數(shù)σm=C例如振動(dòng)動(dòng)著的受受載彈簧簧中的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)最小應(yīng)力力為常數(shù)數(shù)σmin=C例如緊螺螺栓連接接中受軸軸向變載載荷時(shí)的的應(yīng)力狀狀態(tài)相應(yīng)的疲疲勞極限限應(yīng)力應(yīng)應(yīng)是極限限應(yīng)力曲曲線上的的某一個(gè)個(gè)點(diǎn)（σme’，σae’）所代表表的應(yīng)力力。用哪一點(diǎn)點(diǎn)來(lái)表示示極限應(yīng)應(yīng)力才算算合適,要根據(jù)據(jù)零件應(yīng)應(yīng)力可能能發(fā)生的的變化規(guī)規(guī)律來(lái)確確定。通常機(jī)械械零件可可能發(fā)生生的典型型的應(yīng)力力變化規(guī)規(guī)律有以以下三種種：∴過(guò)原點(diǎn)點(diǎn)與工作作應(yīng)力點(diǎn)點(diǎn)M或N作連線交交A’D’’G于M′和N′點(diǎn)，由于于直線上上任一點(diǎn)點(diǎn)的應(yīng)力力循環(huán)特特征均相相同，M′和N′點(diǎn)即為所所求的極極限應(yīng)力力點(diǎn)。討論：當(dāng)當(dāng)ｒ＝C時(shí)，單單向變應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)下的強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算。對(duì)于塑性性材料，，當(dāng)應(yīng)力在在疲勞破破壞區(qū)對(duì)應(yīng)于M點(diǎn)的零零件的極極限應(yīng)力力a）當(dāng)工作應(yīng)應(yīng)力點(diǎn)位于OA’D’內(nèi)極限應(yīng)力力為疲勞勞極限，，按疲勞勞強(qiáng)度計(jì)計(jì)算。對(duì)應(yīng)于N點(diǎn)的極極限應(yīng)力力點(diǎn)N’’位于直直線D’’G上。。其強(qiáng)度度計(jì)算式式為b）當(dāng)工工作應(yīng)力力點(diǎn)位于OD’G內(nèi)極限應(yīng)力力為屈服服極限，，按靜強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算算。注意：1）若零零件所受