目录

  • 1 机械设计 绪论
    • 1.1 什么是机械
    • 1.2 机械的特点
    • 1.3 机械的组成
  • 2 机械设计和机械零件设计概述
    • 2.1 设计机器的基本要求
    • 2.2 机器零件的基本要求
    • 2.3 机械零件的失效形式
    • 2.4 机械零件的设计准则
    • 2.5 机械零件的设计方法
    • 2.6 机械零件设计的步骤
  • 3 机械零件的强度
    • 3.1 机械零件的应力
    • 3.2 机械零件的载荷
    • 3.3 机械零件的疲劳曲线
    • 3.4 机械零件的极限应力线图
    • 3.5 影响零件疲劳强度的因素
    • 3.6 单向稳定变应力时零件的疲劳强度
    • 3.7 单向不稳定变应力时零件的疲劳强度
    • 3.8 疲劳强度的计算
    • 3.9 提高零件疲劳强度的措施
    • 3.10 机械零件的接触强度
  • 4 机械零件的摩擦、磨损和润滑
    • 4.1 机械零件的耐磨性
    • 4.2 机械零件的磨损
    • 4.3 流体润滑原理
  • 5 螺纹连接
    • 5.1 机械连接
    • 5.2 螺纹
    • 5.3 螺纹连接的类型和标准连接件
    • 5.4 螺纹连接的预紧和防松
    • 5.5 螺栓组连接的设计
    • 5.6 螺纹连接的强度计算
    • 5.7 受剪螺栓连接的强度计算
    • 5.8 提高螺纹连接强度的措施
  • 6 键的连接
    • 6.1 键、花键和销连接
    • 6.2 平键连接
    • 6.3 平键的选择和强度计算
    • 6.4 半圆键、楔键、切向键连接
    • 6.5 花键连接
    • 6.6 无键连接、销连接、焊接、过盈连接
  • 7 带传动
    • 7.1 机械传动的类型
    • 7.2 带传动的类型及特点
    • 7.3 带传动中的力分析
    • 7.4 带传动的应力分析
    • 7.5 带传动的失效形式
    • 7.6 带传动的设计
    • 7.7 带传动的张紧
  • 8 链传动
    • 8.1 链传动的类型及特点
    • 8.2 滚子链的链条和链轮
    • 8.3 链传动的工作情况分析
    • 8.4 链传动的失效形式
    • 8.5 链传动的设计计算
  • 9 齿轮传动
    • 9.1 齿轮传动的类型、特点
    • 9.2 齿轮传动的失效形式和防止措施
    • 9.3 齿轮传动主要参数的选择
    • 9.4 接触许用应力的确定
    • 9.5 标准直齿圆柱齿轮传动的受力分析
    • 9.6 齿轮齿根弯曲疲劳强度计算
    • 9.7 齿轮齿面接触疲劳强度计算
    • 9.8 斜齿圆柱齿轮传动的强度计算
    • 9.9 标准直齿锥齿轮传动的强度计算
    • 9.10 齿轮结构
  • 10 蜗杆传动
    • 10.1 蜗杆传动的类型
    • 10.2 蜗杆传动的特点
    • 10.3 圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
    • 10.4 蜗轮蜗杆参数的选择
    • 10.5 蜗杆传动失效形式及设计准则
    • 10.6 蜗轮的材料选择
    • 10.7 蜗杆传动的承载能力计算
    • 10.8 蜗轮齿面接触强度计算
    • 10.9 蜗轮齿根弯曲强度
    • 10.10 蜗轮蜗杆传动效率及热平衡
  • 11 滑动轴承
    • 11.1 轴承及轴承的应用
    • 11.2 滑动轴承的类型及结构形式
    • 11.3 轴瓦的结构和材料
    • 11.4 滑动轴承的润滑
    • 11.5 不完整液体的滑动轴承设计计算
    • 11.6 液体动力润滑径向滑动轴承设计计算
    • 11.7 径向滑动轴承动压油膜的形成过程
    • 11.8 最小油膜厚度
    • 11.9 参数选择
  • 12 滚动轴承
    • 12.1 滚动轴承的类型
    • 12.2 滚动轴承的代号
    • 12.3 滚动轴承的失效形式及基本额定寿命
    • 12.4 滚动轴承当量动载荷P
    • 12.5 滚动轴承的静载荷计算
  • 13 轴
    • 13.1 轴的功用和分类、材料及选择
    • 13.2 轴的结构设计基本要求和方法
    • 13.3 轴的三种强度计算
    • 13.4 轴的振动及振动稳定性
    • 13.5 轴承的装置设计
    • 13.6 滚动轴承的组合设计
  • 14 联轴器
    • 14.1 常用联轴器的结构和特点
    • 14.2 联轴器的选择
    • 14.3 联轴器的种类
    • 14.4 联轴器知识扩展
疲劳强度的计算
  • 1 疲劳强度的计算
  • 2 疲劳强度的计算


疲劳强度的分类

根据应力循环数分为高周疲劳和低周疲劳。

低周疲劳指材料所受力较高,通常接近或超过屈服极限,断裂前的应力循环次数一般少于 —,每次循环过程中都发生塑性变形。低周疲劳破坏就是塑性变形累积的结果。

高周疲劳是指材料所受的交变应力远低于材料的屈服极限,断裂前的应力循环次数大于,通常用疲劳曲线(S-N曲线)来描述该材料的疲劳特性。高周疲劳的寿命主要指的是裂纹萌生寿命。高周疲劳采用常规疲劳计算方法。

常规疲劳强度计算

常规疲劳强度计算假设零件没有初始裂纹,应用标准试样实验得到的材料疲劳极限或S-N曲线为依据,再考虑零件由于表面状态、尺寸及几何形状引起的应力集中等因素。下图示以最大应力为纵坐标,疲劳寿命 N 为横坐标,根据试验数据得到的S-N曲线。

钢材的S-N曲线的右侧是一条水平渐近线,水平线起始点对应的应力值称为疲劳极限。疲劳极限表明,只要最大应力小于疲劳极限,应力循环次数可以无限大而不发生破坏。水平线起始点的横坐标Ne大约为,N≧Ne的区域称为无限寿命区。根据 S-N 曲线水平线段进行的疲劳强度计算称为无限寿命计算。

疲劳曲线的左侧是一条近似斜线,在斜线段 N< ,称为有限寿命区,根据这段斜线所作的疲劳强度计算称为有限寿命计算。

疲劳强度计算准则

1.如果零件的应力循环次数 N≦为疲劳曲线上材料屈服极限)对应的循环数,一般取,零件受静强度条件控制,不需作疲劳强度计算。

2.如果零件的应力循环次数 N 大于,但是小于Ne(Ne称为应力循环基数),对于钢材Ne≈。根据零件对应的疲劳强度 ′ 对零件进行有限寿命疲劳计算。

3.如果零件的应力循环次数 N≧Ne ,根据疲劳极限对零件进行无限寿命疲劳计算。

工作级别为M1-M3的机构,由于应力循环数少,不做疲劳计算。工作级别M4、M5的机构根据应力循环数N决定是否需要进行疲劳计算。工作级别M5以上的机构,其机构零件和金属结构都需要作疲劳计算。非工作机构可不做疲劳计算。沿海地区、台湾省、南海诸岛以及内陆山口地区自身高度大的起重机,如果金属结构自振频率小于4Hz,由于风振作用,在自重载荷和风载荷作用下,金属结构有可能发生疲劳破坏,不论起重机的工作级别如何,都需要进行疲劳计算。