河科大機械零件教案第3章 機械零件的強度

河北科技大學教案用紙第1頁第2次課2學時上次課復習：失效及失效形式本次課題（或教材章節題目）：第3章機械零件的強度；§1～3疲勞強度計算教學要求：掌握材料的疲勞特性及單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算。重點：材料的疲勞特性及單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算。難點：材料的疲勞特性。教學手段及教具：多媒體或課堂講授講授內容及時間分配：1．材料的疲勞特性45′。２．機械零件的疲勞強度計算45′。課后作業參考資料《機械設計》談家禎主編中國標準出版社《機械原理》孫桓主編高等教育出版社《機構組成原理》曹惟慶編著北京：高等教育出版社1983《機械設計基礎原理》楊可禎主編高等教育出版社注：本頁為每次課教案首頁第三章機械零件的強度§3-1材料的疲勞特性1.穩定循環變應力的分類（見下圖）穩定循環變應力的分類圖穩定循環變應力的分類圖2.對稱循環變應力下材料的疲勞特性⑴s－N曲線材料的疲勞特性曲線圖⑵機械零件的有限壽命設計和無限壽命設計有限壽命與無限壽命有限壽命與無限壽命圖3.非對稱循環變應力下材料的疲勞特性◆材料的極限應力線圖（等壽命疲勞曲線）材料的極限應力線圖材料的極限應力線圖第3次課2學時上次課復習：變應力概念、疲勞破壞本次課題（或教材章節題目）：§３－2～4疲勞強度、抗斷裂強度及接觸強度計算教學要求：1）掌握單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算；2）了解抗斷裂強度；3）了解接觸疲勞強度。重點：單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算；難點：單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算；教學手段及教具：多媒體或課堂講授講授內容及時間分配：1）單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算；7０分鐘2）抗斷裂強度；5分鐘3）接觸疲勞強度。1５分鐘課后作業3-193-20參考資料《機械設計》談家禎主編中國標準出版社《機械設計》董剛主編機械工業出版社注：本頁為每次課教案首頁§3-2機械零件的疲勞強度計算圖3-8零件的極限應力線圖圖3-8零件的極限應力線圖◆零件的極限應力線圖由于零件尺寸及幾何形狀的變化、加工質量及強化因素的影響，使得零件的疲勞極限要小于材料試件的疲勞極限。零件的極限應力線圖（圖3-8）與材料的極限應力線圖（圖3-7）的區別是：將圖3-7中A′、D′兩點的縱坐標除以零件的彎曲疲勞綜合影響系數Kσ。同理，ADGC線以下為安全區，以上為危險區。ADG線上的點為零件疲勞失效的界限應力，GC線上的點為零件靜強度失效的界限應力。（一）單向穩定變應力時零件的疲勞強度計算受非對稱循環應力作用時，零件的安全系數為：圖3-9圖3-9r=C時零件的極限應力計算圖（例如：絕大多數轉軸）式中，Sca為計算安全系數（按比例作圖求出零件的極限應力后求解或直接用教材上所列公式求解）；slim為零件的極限應力，需根據零件的應力變化規律來確定；s為零件所受實際工作應力；S為許用安全系數。圖3圖3-10sm=（例如：振動著的彈簧）圖3-11smin=C時零件的極限應力計算圖（例如：緊螺栓聯接的螺栓承受軸向變載荷時）圖3-9～圖3-11為零件典型的三種應力變化規律下確定極限應力值的方法，其中：Mi′或Ni′點為零件失效的界限點，其坐標為（σ′me，σ′ae）；M或N點為零件的工作應力點，其坐標為（σm，σa）。一般有兩種情況：①若零件的工作應力點落在灰色區域內（如M點），則按疲勞強度計算：，②若零件的工作應力點落在點區域內（如N點），則只需進行靜強度計算：§3-3機械零件的抗斷裂強度在工程實際中，往往會發生工作應力小于許用應力時所發生的突然斷裂，這種現象稱為低應力脆斷。通過對大量結構斷裂事故分析表明，結構內部裂紋和缺陷的存在是導致低應力斷裂的內在原因。對于高強度材料，一方面是它的強度高（即許用應力高），另一方面則是它抵抗裂紋擴展的能力要隨著強度的增高而下降。因此，用傳統的強度理論計算高強度材料結構的強度問題，就存在一定的危險性。斷裂力學——是研究帶有裂紋或帶有尖缺口的結構或構件的強度和變形規律的學科。為了度量含裂紋結構體的強度，在斷裂力學中運用了應力