機(jī)械設(shè)計(jì)總論課件

《機(jī)械設(shè)計(jì)》李興華第一篇總論在這一篇中主要介紹本課程的主要內(nèi)容、性質(zhì)、任務(wù)及一般機(jī)械設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題。第一章緒論一、學(xué)習(xí)目的在機(jī)械原理課程中，學(xué)過(guò)機(jī)械是機(jī)構(gòu)和機(jī)器的總稱，機(jī)器是機(jī)構(gòu)的組合體，各構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且，可以用來(lái)代替人類的體力勞動(dòng)以完成所需要的有效功或轉(zhuǎn)化機(jī)械能。故機(jī)器的主要優(yōu)點(diǎn)是：既能承擔(dān)人力所不能或不便進(jìn)行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量，特別是能夠大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件，因此，機(jī)械工業(yè)能夠起到為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)提供技術(shù)裝備和促進(jìn)技術(shù)改造的作用。通過(guò)大量設(shè)計(jì)、制造和廣泛使用各種各樣先進(jìn)的機(jī)器，就能促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展。從世界角度來(lái)看：工業(yè)化國(guó)家的物質(zhì)財(cái)富約60%～80%來(lái)自制造業(yè),制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的核心和工業(yè)化的原動(dòng)力，是國(guó)家創(chuàng)造力、競(jìng)爭(zhēng)力和綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)。而機(jī)械產(chǎn)品及其制造系統(tǒng)的創(chuàng)新是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。

從20世紀(jì)初到60年代末，機(jī)械設(shè)計(jì)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)是以成本為測(cè)度的數(shù)量擴(kuò)張時(shí)代，企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力因素是成本最低，即規(guī)模經(jīng)濟(jì)方式，在這種情況下，對(duì)于大多數(shù)進(jìn)行工業(yè)化的國(guó)家和地區(qū)來(lái)講，需要的不是產(chǎn)品創(chuàng)新，而是引進(jìn)產(chǎn)品與生產(chǎn)設(shè)備。

在70年代到80年代末它轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)。經(jīng)過(guò)這幾十年的成本與質(zhì)量的競(jìng)爭(zhēng)后，使多數(shù)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或可重現(xiàn)至今仍占主流的中低技術(shù)產(chǎn)品（占80%~90%的世界產(chǎn)品）的制造，且彼此間質(zhì)量的差距越來(lái)越小，而發(fā)展中國(guó)家與地區(qū)在成本方面則占有優(yōu)勢(shì)。

因此，在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的主要因素將變化為新產(chǎn)品創(chuàng)新與改進(jìn)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力及其上市的速度。

由此可知各國(guó)經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)，歸根結(jié)底是設(shè)計(jì)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一是設(shè)計(jì)，成功的設(shè)計(jì)贏的了市場(chǎng)，設(shè)計(jì)是科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的紐帶，設(shè)計(jì)是引進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)是影響產(chǎn)品技術(shù)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵，

制造則是將科技轉(zhuǎn)化為財(cái)富的最后環(huán)節(jié)。原動(dòng)部分傳動(dòng)部分執(zhí)行部分輔助部分機(jī)械系統(tǒng)都是由部件和零件組成：部件為完成某些功能而由一組協(xié)同工作的零件所組成的獨(dú)立制造或獨(dú)立裝配的組合體；聯(lián)軸器，減速器等。零件是組成機(jī)械的基本單元二、學(xué)習(xí)內(nèi)容(一)機(jī)器的組成機(jī)器的主體部分是機(jī)械系統(tǒng)通用零件專用零件軸系部件的構(gòu)成軸齒輪鍵鍵

聯(lián)軸器套筒軸承軸承(二)機(jī)器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1、機(jī)器工作原理的選擇首先分析機(jī)器的總功能，為實(shí)現(xiàn)此總功能，機(jī)械常必須由若干部分組成，每部分具有一定的分功能，然后，分析利用什么工作原理可以實(shí)現(xiàn)這些功能。一般實(shí)現(xiàn)同樣的功能可以有多種不同的工作原理，應(yīng)根據(jù)具體情況經(jīng)全面分析對(duì)比后選擇其中的最優(yōu)方案。2、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)根據(jù)選定的工作原理要求，確定機(jī)器執(zhí)行部分所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力條件，然后結(jié)合預(yù)定選用的原動(dòng)機(jī)類型及性能參數(shù)，進(jìn)行機(jī)器的運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，即選擇與設(shè)計(jì)機(jī)器的機(jī)構(gòu)組合（傳動(dòng)部分）把原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部分所預(yù)期的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。3、機(jī)器的動(dòng)力設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)器的工作特性，確定執(zhí)行部分的工作阻力、工作速度和傳動(dòng)部分的總效率等，算出機(jī)器所需的驅(qū)動(dòng)功率，并結(jié)合機(jī)器的具體工作情況選定一臺(tái)（或按各個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的需要選定幾臺(tái)）合用的原動(dòng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。4、零、部件工作能力設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)器傳遞的功率、運(yùn)動(dòng)特性和各個(gè)零、部件的具體工作情況，計(jì)算出任一零、部件上的載荷，進(jìn)而從機(jī)器的總體出發(fā)考慮各個(gè)零、部件所需的工作能力（強(qiáng)度、剛度、壽命等）、體積、重量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等一系列問(wèn)題設(shè)計(jì)或選擇出各個(gè)零、部件。(三)本課程的主要內(nèi)容是討論一般尺寸和參數(shù)的通用零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法，主要涉及三大類零件：1、連接零件：主要任務(wù)是連接兩個(gè)相對(duì)靜止的零件，如螺紋連接、鍵連接。2、傳動(dòng)零件：主要任務(wù)是傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，如帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)。3、軸系零件：主要任務(wù)是支承或連接傳動(dòng)零件，如軸、軸承、聯(lián)軸器。(四)本課程的性質(zhì)是以一般通用零件的設(shè)計(jì)為核心的設(shè)計(jì)性課程，而且是論述它們的基本設(shè)計(jì)理論與方法的技術(shù)基礎(chǔ)課程。(五)任務(wù)1、通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想2、掌握一般通用零件的工作原理、特點(diǎn)、選用及設(shè)計(jì)理論和計(jì)算方法。3、了解機(jī)器的設(shè)計(jì)原則和主要內(nèi)容4、具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)部件和較為簡(jiǎn)單的機(jī)械的能力以及相應(yīng)的分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。5、綜合運(yùn)用在先修技術(shù)課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)與技能，結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)踐進(jìn)行機(jī)械工程技術(shù)人員必要的基本鍛煉，為學(xué)習(xí)專業(yè)課和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。(六)在專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的地位與作用本課程是機(jī)械類專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的主干課程之一，要求學(xué)生結(jié)合本課程的學(xué)習(xí)，能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識(shí)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件，設(shè)計(jì)出合用的零部件及簡(jiǎn)單的機(jī)械。本課程是從理論性課程過(guò)渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程，具有從基礎(chǔ)課程過(guò)渡到專業(yè)課程的承先啟后的橋梁作用。本課程所討論的內(nèi)容都是通用機(jī)械零部件設(shè)計(jì)和選用方面的基本知識(shí)、基本理論和基本方法，都是一般機(jī)械工程技術(shù)人員必備的基礎(chǔ)。三、學(xué)習(xí)方法因本課程所涉及的理論范圍和實(shí)際知識(shí)均較廣泛，所研究零件的類型多、特點(diǎn)多，而且進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)的方法也較多，所遇到的問(wèn)題比較復(fù)雜，所以與基礎(chǔ)課程的性質(zhì)及學(xué)習(xí)方法有很大差別。第二章機(jī)械及機(jī)械零件設(shè)計(jì)概要§2-1對(duì)機(jī)器的主要要求及設(shè)計(jì)程序設(shè)計(jì)機(jī)器的任務(wù)是在當(dāng)前技術(shù)發(fā)展所能達(dá)到的條件下，根據(jù)生產(chǎn)及生活的需要提出的。一般有以下要求：一、要求(一)使用功能要求所設(shè)計(jì)制造的機(jī)器必須具有預(yù)定的解決生產(chǎn)或生活問(wèn)題的功能。(二)經(jīng)濟(jì)性要求1、設(shè)計(jì)制造的經(jīng)濟(jì)性：機(jī)器的成本要低2、使用經(jīng)濟(jì)性：高生產(chǎn)率，高效率，較少的消耗能源，原材料和輔助材料以及低的管理和維護(hù)費(fèi)用。(三)勞動(dòng)保護(hù)要求1、安全方便減少操作手柄，合適的操作位置，合理的操作力，操作方式等2、改善工作環(huán)境符合勞動(dòng)保護(hù)法規(guī)的要求(四)可靠性要求可靠性要求是在機(jī)器的組成日趨復(fù)雜的背景下發(fā)展起來(lái)的。機(jī)器的可靠度R是指在規(guī)定的使用時(shí)間（壽命）內(nèi)和預(yù)定的環(huán)境條件下，機(jī)器能夠正常地完成其功能的概率。(五)其他專用要求對(duì)不同的機(jī)器，還有一些為該機(jī)器所特有的要求。P10二、設(shè)計(jì)程序傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法降噪廢氣廢水廢液處理開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)法P51、計(jì)劃階段2、方案設(shè)計(jì)階段3、技術(shù)設(shè)計(jì)階段4、技術(shù)文件編制階段確定任務(wù)要求計(jì)劃階段提出任務(wù)分析對(duì)機(jī)器的要求組合幾種可能的方案方案設(shè)計(jì)階段機(jī)器功能分析提出可能的解決辦法評(píng)價(jià)決策--選定方案選擇材料、決定尺寸技術(shù)設(shè)計(jì)階段明確構(gòu)形要求結(jié)構(gòu)化評(píng)價(jià)決策--確定結(jié)構(gòu)形狀及尺寸零件設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)、總體設(shè)計(jì)編制技術(shù)文件技術(shù)文件編制階段§2-2機(jī)械零件設(shè)計(jì)的一般步驟一、對(duì)零件的要求（一）避免在預(yù)定壽命期內(nèi)失效的要求強(qiáng)度、剛度、壽命（二）結(jié)構(gòu)工藝性要求在既定的生產(chǎn)條件下，能方便而經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)出來(lái)，并便于裝配成機(jī)器。（三）經(jīng)濟(jì)性要求零件的生產(chǎn)成本要低（四）質(zhì)量小的要求可以節(jié)約材料；可以減小慣性降低慣性載荷；（五）可靠性要求二、設(shè)計(jì)步驟1、選定類型2、工作情況分析3、失效分析4、材料選擇工作能力計(jì)算準(zhǔn)則5、設(shè)計(jì)性公式、校核性公式6、主要參數(shù)和尺寸7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8、零件工作圖影響因素§2-3機(jī)械零件的主要失效形式、計(jì)算準(zhǔn)則和設(shè)計(jì)方法一、機(jī)械零件的主要失效形式

機(jī)械零件由于某些原因不能正常工作時(shí)稱為失效。失效形式零件本體失效零件表面失效強(qiáng)度無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)受力表面不受力表面腐蝕失效振動(dòng)：彈性變形過(guò)大失效共振失效、噪聲超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)壓桿失穩(wěn)失效靜載斷裂失效疲勞斷裂失效沖擊斷裂失效（帶）打滑失效（螺栓）松脫失效磨損失效疲勞點(diǎn)蝕失效過(guò)度發(fā)熱（膠合）失效擠壓強(qiáng)度失效（壓潰）穩(wěn)定性：剛度：二、機(jī)械零件的計(jì)算準(zhǔn)則（一）強(qiáng)度準(zhǔn)則強(qiáng)度----零件在載荷作用下抵抗斷裂或塑性變形的能力。

σ≤〔σ〕，τ≤〔τ〕（二）剛度準(zhǔn)則剛度----零件在載荷作用下抵抗彈性變形的能力。

y≤〔y〕（三）壽命準(zhǔn)則（四）振動(dòng)穩(wěn)定性準(zhǔn)則（五）可靠性準(zhǔn)則三、機(jī)械零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法1、理論設(shè)計(jì)根據(jù)長(zhǎng)期總結(jié)出來(lái)的設(shè)計(jì)理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所進(jìn)行的設(shè)計(jì)桿的拉伸強(qiáng)度計(jì)算FF強(qiáng)度條件：（1）設(shè)計(jì)計(jì)算:確定構(gòu)件的主要參數(shù)或 F/A≤[s]（2）校核計(jì)算：判斷構(gòu)件是否安全

s=F/A≤[s]

或2、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)某些零件長(zhǎng)期以來(lái)的設(shè)計(jì)與使用經(jīng)驗(yàn)歸納出經(jīng)驗(yàn)公式或者設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用類比法的方法所進(jìn)行的設(shè)計(jì)如：箱體、機(jī)架、傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)要素等。3、模型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)于尺寸巨大而結(jié)構(gòu)復(fù)雜的重要零件，把初步設(shè)計(jì)的零、部件或機(jī)器制成小模型或小尺寸樣機(jī)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段對(duì)其各方面的特性進(jìn)行檢驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行逐步的修改，從而達(dá)到完善。4、現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)，可靠性設(shè)計(jì)，P20§2-4機(jī)械零件材料的選用原則一、常用的材料是：P17靜載荷塑性材料、脆性材料變載荷疲勞強(qiáng)度高，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小的塑性材料沖擊載荷沖擊韌性好的塑性材料二、選用原則：1、使用要求①?gòu)?qiáng)度的要求金屬材料：鋼、鐵、有色金屬高分子材料：塑料、橡膠、合成纖維陶瓷材料：復(fù)合材料：2、制造工藝要求①毛坯制造②耐磨性要求采用適合于表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼等③在高溫下工作采用抗蠕變性能好的鉻鉬鋼或含鉻、鋁、硅的耐熱不起皮鋼大型零件大批量生產(chǎn)鑄造毛坯小批量生產(chǎn)焊接毛坯中小型零件鍛造毛坯大批量模鍛小批量自由鍛形狀復(fù)雜零件鑄造毛坯鑄件：應(yīng)選用鑄造性能好的材料，如鑄鋼、灰鑄鐵、球墨鑄鐵焊件：應(yīng)選用焊接性能好的材料，如普通碳素鋼鍛件：應(yīng)選用可塑性高的材料，如低碳鋼②機(jī)械加工：選用具有良好的切削性能易斷屑、加工表面光滑、刀具磨損小等③熱處理：材料的可淬性、淬火變形傾向性等3、經(jīng)濟(jì)性要求P19材料本身的相對(duì)價(jià)格材料的加工費(fèi)用材料的利用率采用組合結(jié)構(gòu)節(jié)約稀有材料材料的供應(yīng)狀況§2-5機(jī)械零件設(shè)計(jì)中的標(biāo)準(zhǔn)化零件的標(biāo)準(zhǔn)化：對(duì)零件的尺寸、結(jié)構(gòu)要素、材料性能、檢驗(yàn)方法、設(shè)計(jì)方法、制圖要求等制定出各式各樣的大家共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)越性：1.能以最先進(jìn)的方法在專門(mén)化工廠中對(duì)那些用途最廣的零件進(jìn)行大量的、集中的制造，以提高質(zhì)量、降低成本。2.統(tǒng)一了材料和零件的性能指標(biāo)，使其能夠進(jìn)行比較，并提高了零件性能的可靠性。3.采用了標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及零、部件，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作，縮短設(shè)計(jì)周期，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)也簡(jiǎn)化了機(jī)器的維修工作。我國(guó)現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)有：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)等級(jí)。對(duì)于出口產(chǎn)品按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO）。目前，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)已靠近國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。系列化：對(duì)于同一產(chǎn)品，為了符合不同的使用條件，在同一基本結(jié)構(gòu)或基本尺寸條件下，規(guī)定出若干個(gè)輔助尺寸不同的產(chǎn)品，稱為不同的系列。第三章機(jī)械零件的強(qiáng)度§3-1強(qiáng)度計(jì)算中的載荷與應(yīng)力一、強(qiáng)度計(jì)算中的載荷載荷：進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算所依據(jù)的作用于零件上的外力F、彎矩M、扭矩T等。1.靜載荷與變載荷靜載荷不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷變載荷隨時(shí)間作周期性變化或非周期性變化的載荷2.公稱載荷與計(jì)算載荷

Fca=K*Fn二、強(qiáng)度計(jì)算中的應(yīng)力1.工作應(yīng)力與計(jì)算應(yīng)力2.極限應(yīng)力與許用應(yīng)力[σ]=σlim/[S]3.靜應(yīng)力與變應(yīng)力靜應(yīng)力應(yīng)力的大小和方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的應(yīng)力變應(yīng)力應(yīng)力的大小和方向隨時(shí)間變化的應(yīng)力變應(yīng)力穩(wěn)定變應(yīng)力周期、應(yīng)力幅和平均應(yīng)力保持為常數(shù)的變應(yīng)力規(guī)律性不穩(wěn)定變應(yīng)力隨機(jī)變應(yīng)力

靜應(yīng)力stFA

周期變應(yīng)力

stsasmsmin

smax最大應(yīng)力：smax最小應(yīng)力：smin平均應(yīng)力：sm=(smax+smin)/2應(yīng)力幅：sa=(smax-smin)/2應(yīng)力比（循環(huán)特性）：g=smin/smax故變應(yīng)力的大小可以用其中任二個(gè)參數(shù)表示。

非穩(wěn)定變應(yīng)力st非規(guī)律非穩(wěn)定變應(yīng)力ts規(guī)律性非穩(wěn)定變應(yīng)力對(duì)于穩(wěn)定變應(yīng)力的基本參數(shù)有：應(yīng)力比γ=-1對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力比γ=0脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力應(yīng)力比γ=1靜應(yīng)力靜應(yīng)力：由靜載荷產(chǎn)生。變應(yīng)力：可由變載荷產(chǎn)生，也可能由靜載荷產(chǎn)生。

對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力stFwAA

脈動(dòng)應(yīng)力tsA§3-2靜應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度準(zhǔn)則是設(shè)計(jì)機(jī)械零件的最基本準(zhǔn)則。靜應(yīng)力強(qiáng)度變應(yīng)力強(qiáng)度

在零件的整個(gè)工作壽命期間，當(dāng)應(yīng)力的變化次數(shù)＜103時(shí)的通用機(jī)械零件，其失效形式為塑性變形或斷裂，應(yīng)進(jìn)行靜應(yīng)力強(qiáng)度計(jì)算。

σca≤[σ]在材料力學(xué)中有較詳細(xì)的介紹。機(jī)械零件的強(qiáng)度§3-3變應(yīng)力時(shí)機(jī)械零件的強(qiáng)度計(jì)算一、材料疲勞的兩種類別應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在103~104時(shí)的疲勞破壞：稱為應(yīng)變疲勞也叫低周疲勞。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)＞

104時(shí)的疲勞破壞：稱為高周疲勞。零件在變應(yīng)力下工作時(shí)，將因材料疲勞而產(chǎn)生斷裂、零件疲勞斷裂的進(jìn)程：首先是金屬表面滑移形成裂紋、繼而擴(kuò)展、終至斷裂。零件在變應(yīng)力作用下的疲勞強(qiáng)度破壞的判斷指標(biāo)是：疲勞極限。

零件的疲勞極限是通過(guò)試驗(yàn)決定的，在材料的標(biāo)準(zhǔn)試件上加上應(yīng)力比為γ的等幅變應(yīng)力，通常是加上應(yīng)力比γ=-1的對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力或γ=0的脈動(dòng)循環(huán)的等幅變應(yīng)力，并以循環(huán)的最大應(yīng)力σmax表征材料的疲勞極限。通過(guò)試驗(yàn)記錄出在不同的最大應(yīng)力下引起試件疲勞破壞所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，即得材料疲勞曲線。AsN

BCD高周疲勞低周疲勞1/4103104N0循環(huán)基數(shù)無(wú)限壽命區(qū)lgsgNlgNlgNlgsgNCDlgN0lgsgm1有限壽命區(qū)材料疲勞曲線CD曲線上任何一點(diǎn)所代表的材料疲勞極限均稱為有限壽命疲勞極限σγND點(diǎn)所代表的是材料的無(wú)限壽命疲勞極限也稱為持久疲勞極限σγ有限壽命疲勞極限疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)有無(wú)限壽命和有限壽命二種不同的設(shè)計(jì)方法：1、無(wú)限壽命設(shè)計(jì)：要求零件在無(wú)限長(zhǎng)的使用期內(nèi)（N≥N0）不發(fā)生疲勞破壞。即取材料的無(wú)限壽命疲勞極限σγ作為極限應(yīng)力進(jìn)行的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。2、有限壽命設(shè)計(jì)：要求零件在一定的使用期內(nèi)（N≤N0）不發(fā)生疲勞破壞。即取材料的有限壽命疲勞極限σγN作為極限應(yīng)力進(jìn)行的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。對(duì)于鋼材，受彎曲時(shí)中等尺寸：取m=9，N0=5*106較大尺寸：取m=9，N0=107二、極限應(yīng)力線圖（等壽命疲勞曲線）對(duì)同一種材料，采用不同的循環(huán)特性進(jìn)行試驗(yàn)，求得疲勞極限，并將其繪在sm-sa坐標(biāo)系上，所得的曲線稱為極限應(yīng)力線圖sasmA’D’A’(0,s-1)D’(s0

/2,s0/2)C(ss,0)CG’E曲線上任一點(diǎn)（sm，sa）的縱橫坐標(biāo)值之和即為某一應(yīng)力比γ下的疲勞極限sγ=sm+sa對(duì)于塑性材料，為了便于工程計(jì)算，常以簡(jiǎn)化的極限應(yīng)力線圖代替實(shí)際的極限應(yīng)力線圖直線A’G’的方程：直線CG’的方程：試件的材料常數(shù)失效形式的分析三、影響零件疲勞強(qiáng)度的因素應(yīng)力集中、絕對(duì)尺寸、表面質(zhì)量、強(qiáng)化處理1、應(yīng)力集中的影響零件的有效應(yīng)力集中系數(shù)P412、絕對(duì)尺寸的影響零件的尺寸系數(shù)P423、表面質(zhì)量的影響零件的表面質(zhì)量系數(shù)P434、強(qiáng)化處理的影響零件的強(qiáng)化系數(shù)P445、綜合影響系數(shù)材料無(wú)限壽命疲勞極限零件的簡(jiǎn)化極限應(yīng)力線圖綜合影響系數(shù)主要影響零件的疲勞極限應(yīng)力幅。sm

CsaA’D’G’450A’(0,s-1)，D’(s0/2,s0/2)，C’(ss,0)ADGGA(0,s-1/ks),D’(s0/2,s0/2ks)，C(ss,0)零件無(wú)限壽命疲勞極限A(0,kNs-1/ks),D(kNs0/2,kNs0/2ks)，

C(ss,0)零件有限壽命疲勞極限AD零件疲勞極限方程：屈服極限方程：四、單向穩(wěn)定變應(yīng)力下機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度計(jì)算

S=slim/smax>[Ss]BsasmC

AN1.工作應(yīng)力的典型增長(zhǎng)規(guī)律1)應(yīng)力循環(huán)特性為常數(shù)g=C2)平均應(yīng)力為常數(shù)sm=C3)最小應(yīng)力為常數(shù)smin=C2.注意：1）設(shè)計(jì)零件時(shí)，如難以確定應(yīng)力增長(zhǎng)規(guī)律，往往采用γ=C的公式。2）非對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，應(yīng)注意驗(yàn)算靜強(qiáng)度。1)g=常數(shù)FwAAsasmNstg=常數(shù)=(1-sa/sm)/(1+sa