机械零件的强度
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第3章机械零件的强度
a 受拉
对称循环变应力
▴ 变应力参数
σ σmax o 循环变应力 σa
静应力: σ = 常数 变应力: σ 随时间变化
σ
σa
σmin σm t o
σ=常数
t
max min 最大应力： max = m+ a m 平均应力:
2
应力幅:
a
max min 最小应力：min= m－a
§3-2
机械零件的疲劳强度计算
对于切应力的情况，只需用τ代替σ，就可以得到相 应的极限应力曲线方程：
1e
1
K
'ae e ' me
及： 'ae ' me s
k 1 1 K 1 q
或： 1 K 'ae 'me
弯 曲
σb =
32M πd3
D/d 1.30 1.20 1.15 1.10 2.39 2.28 2.14 1.99 1.79 1.69 1.63 1.56 1.59 1.53 1.48 1.44 1.49 1.44 1.40 1.37 1.43 1.37 1.34 1.31 1.39 1.33 1.30 1.28 D/d 2.0 1.50 1.20 1.10 2.33 2.21 2.09 2.00 1.73 1.68 1.62 1.59 1.55 1.52 1.48 1.46 1.44 1.42 1.39 1.38 1.35 1.34 1.33 1.31 1.30 1.29 1.27 1.26
σ e ---零件受弯曲的材料常数；
§3-2
机械零件的疲劳强度计算
综合影响系数Ｋσ 反映了：应力集中、尺寸因素、 表面加工质量及强化等因素的综合影响结果。其计算公 式如下：
机械零件的强度
机械零件的疲Байду номын сангаас强度计算
三、单向不稳定变应力时的疲劳强度计算
机械零件的疲劳强度计算3
不稳定变应力
非规律性 规律性
用统计方法进行疲劳强度计算 按损伤累积假说进行疲劳强度计算
规律性不稳定变应力
若应力每循环一次都对材料的破坏起相同的作用，则应力 σ1 每循环一次 对材料的损伤率即为1/N1，而循环了n1次的σ1对材料的损伤率即为n1/N1。如此 类推，循环了n2次的σ2对材料的损伤率即为n2/N2，……。 当损伤率达到100%时，材料即发生疲劳破坏，故对应于极限状况有： n n1 n 2 3 1 详细分析 N 1 N 2 N3
一、变应力的描述（应力变化次数大于103） 1、非对称循环变应力 sm─平均应力； sa─应力幅值
smax─最大应力； smin─最小应力
r ─应力比（循环特性） s s min s m max 2 s min s max s min r sa s max 2 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、对称循环变应力 3、脉动循环应力
s rN s r （N N D )
有限寿命区间内循环次数N与疲劳极限srN的关系为：
sr N0 m N s rN s r s N0 N rN 式中， sr、N0及m的值由材料试验确定。
m
材料的疲劳特性
三、等寿命疲劳曲线（极限应力线图）
极限应力线图
机械零件材料的疲劳特性除用s－N曲线表示外，还可用等寿命曲线来 描述。该曲线表达了不同应力循环特性时的疲劳极限。
2.00 1.88 1.08 1.05 1.928 1.1 1.05 所以： k 1 q 1 1 0.84(1.928 1) 1.78 s s s
《机械设计》第3章_机械零件的强度(正式)
1.最大应力 s max s m s a
2.最小应力 s min s m s a
3.平均应力
sm
s max
s min
2
4.应力幅
sa
s max
s min
2
5.应力循环特性
s min s max
第三章 机械零件的强度
(a)非对称循环变应力
(b)脉动循环变应力
(c)对称循环变应力
疲劳曲线
s max
s min
2
sa
s max
s min
2
r s min
s max
1 r 1 (r 0)
smax
sm
0
t
sm
sa
s max
2
s min 0
r0
sa= smax
0
t
smin
sm 0
s a s max s min
r 1
二、应力的描述
第三章 机械零件的强度
稳定循环变应力的基本参数 共有５个基本参数，知其２就能求其他
应力循环特性 r 一定的条件下，记录出在 不同最大应力σmax下引起试件疲劳破坏所经历 的应力循环次数N，即可得到σ-N疲劳曲线 。
静应力强度（AB段）：N≤103， σmax几乎不 随N变化，可近似看作是静应力强度。
(ND,σr∞)
低周疲劳（BC段）：N↑→ σmax↓。C点对应 的循环次数约为104。
（非周期变化）
循环变应力
（周期变化）
符合统计规律
稳定循环变应力
（等幅变应力）
非稳定循环变应力
（变幅变应力）
非对称循环变应力 对称循环变应力 脉动循环变应力
s
1、非循环变应力 符合统计规律
2.最小应力 s min s m s a
3.平均应力
sm
s max
s min
2
4.应力幅
sa
s max
s min
2
5.应力循环特性
s min s max
第三章 机械零件的强度
(a)非对称循环变应力
(b)脉动循环变应力
(c)对称循环变应力
疲劳曲线
s max
s min
2
sa
s max
s min
2
r s min
s max
1 r 1 (r 0)
smax
sm
0
t
sm
sa
s max
2
s min 0
r0
sa= smax
0
t
smin
sm 0
s a s max s min
r 1
二、应力的描述
第三章 机械零件的强度
稳定循环变应力的基本参数 共有５个基本参数，知其２就能求其他
应力循环特性 r 一定的条件下，记录出在 不同最大应力σmax下引起试件疲劳破坏所经历 的应力循环次数N，即可得到σ-N疲劳曲线 。
静应力强度（AB段）：N≤103， σmax几乎不 随N变化，可近似看作是静应力强度。
(ND,σr∞)
低周疲劳（BC段）：N↑→ σmax↓。C点对应 的循环次数约为104。
（非周期变化）
循环变应力
（周期变化）
符合统计规律
稳定循环变应力
（等幅变应力）
非稳定循环变应力
（变幅变应力）
非对称循环变应力 对称循环变应力 脉动循环变应力
s
1、非循环变应力 符合统计规律
机械零件的强度
机械零件的强度引言机械零件是由材料制成的组成机械装置的部件。
为了保证机械装置的可靠性和安全性，机械零件的强度是一个非常重要的指标。
本文将介绍机械零件的强度及其相关知识。
机械零件的强度概述机械零件的强度是指零件能够承受的最大外力或最大应力。
在设计和制造机械零件时，需要考虑零件将承受的作用力和应力，以确保零件的强度能够满足设计要求。
强度与材料的关系机械零件的强度与所选用的材料有密切关系。
不同的材料具有不同的强度特性，如延性、硬度和可塑性等。
在选择材料时，需要考虑零件的工作环境、载荷和特殊要求，以确定适用的材料。
强度计算计算机械零件的强度是设计过程中的重要一环。
通常，强度计算可以采用材料的力学性质和几何尺寸进行分析。
以下是一些常用的强度计算方法：应力计算在机械零件的设计过程中，常常需要计算零件内的应力分布。
应力是作用在材料上的力与材料截面积的比值，可以用公式σ=F/A计算。
失效判据机械零件的强度设计还需要考虑零件的失效情况。
常见的失效模式有弯曲、疲劳和断裂等。
为了避免失效，需要采用适当的失效判据来进行强度设计。
安全系数在进行强度计算时，通常还应考虑安全系数。
安全系数是指实际工作载荷与零件所能承受的最大载荷的比值。
合理的安全系数能够确保零件在工作过程中不会超过其强度极限。
强度测试为了验证机械零件的强度设计是否合理，常常需要进行强度测试。
强度测试可以通过实验室测试、数值模拟和现场监测等方法进行。
测试结果可以用于评估零件的强度性能和寿命预测。
强度改进和优化在机械设计中，强度改进和优化是一个不断进行的过程。
通过不断改进材料的选择、结构设计和加工工艺等方面，可以提高机械零件的强度性能，延长零件的使用寿命。
结论机械零件的强度是确保机械装置可靠运行的关键因素之一。
了解机械零件的强度特性、强度计算、强度测试和强度改进等知识，对于机械设计工程师和制造工程师来说，都是非常重要的。
只有通过合理的强度设计和优化，才能保证机械零件在工作过程中不会出现失效和故障，从而保证机械装置的正常运行和使用寿命。
机械零件的强度和设计准则
机械零件的强度和设计准则引言机械零件的强度和设计准则是工程设计中非常重要的一部分。
在机械系统中，零件的强度决定了其能否承受所受力的负荷，设计准则则规定了在设计过程中需要遵守的规范和标准。
本文将介绍机械零件强度分析的基本概念和方法，以及在设计零件时需要考虑的准则。
机械零件的加载形式机械零件在工作过程中通常会受到各种不同形式的加载，主要包括以下几种形式：1.静态加载：零件受到的外力是稳定不变的，不会引起零件形变和变形。
例如，支撑结构中的支撑杆。
2.动态加载：零件受到的外力是变化的，会引起零件的形变和变形。
例如，活塞在往复运动中的受力。
3.疲劳加载：零件在长期使用过程中，由于受到循环变化的载荷，会导致零件发生疲劳破坏。
例如，汽车悬挂系统的弹簧。
4.冲击加载：零件在瞬间承受巨大的载荷，往往会引起零件的破坏。
例如，锤子敲击物体的过程中，敲击面会受到很大的冲击力。
强度分析方法为了确保机械零件在工作过程中具有足够的强度，需要进行强度分析。
常用的强度分析方法包括以下几种：理论分析法理论分析法通过应力和应变理论分析零件受力情况，得出零件的强度指标。
常用的理论分析法包括静力学分析和材料力学分析。
静力学分析重点考虑静态平衡条件下的受力情况，而材料力学分析则考虑材料的物理性质和力学性能。
数值模拟方法数值模拟方法通过计算机辅助工程软件，对零件的受力情况进行模拟和分析。
常用的数值模拟方法包括有限元分析和计算流体力学分析。
有限元分析可以对零件的应力、变形等进行准确的数值计算，而计算流体力学分析可以对零件在液体或气体环境中的受力情况进行模拟和分析。
实验测试方法实验测试方法通过搭建实验平台，对零件进行实际加载测试，获取零件的应力、变形等参量。
常用的实验测试方法包括拉压试验、弯曲试验和冲击试验等。
实验测试方法具有直观、准确的优点，但成本较高且耗时较长。
设计准则在设计机械零件时，需要遵守一些相关的准则和规范，以确保零件具有足够的强度和可靠性。
机械零件的强度
σa
σa
σσ-1-1e A M’2 D
G
M
Oσm
潘存云教授研制
σm
σｓ C
通过联立直线M M’2和AG的方程可求解M’2点的坐标为
'max
1e
m 1
K
1
(K a ) m
K
'ae
1
a
K
m
计算安全系数及 疲劳强度条件为
Sca
lim
m ax max
-1 (K K ( a
K a m
计算安全系数及疲劳强度条件为
Sca
lim
m ax max
-1 K a m
≥S
N点的极限应力点N’1位于 直线CG上，
σa σσ-1-1e A
σ’ae σa
有 'max ae m e s
O
这说明工作应力为N点时，首先可能发生的是屈服失效。
故只需要进行静强度计算即可。
极限为 σ-1e
且总有 σ-1e ＜ σ-1
由于材料试件是一种特殊的结构，而实际零件的几何形状、
45˚
45˚
Ｏ σ0 /2
σS
Cσm
尺寸大小、加工质量及强化因素等与试件有区别，使得零件的
疲劳极限要小于材料试件的疲劳极限。
定义弯曲疲劳极限的综合影响系数
K
1 1e
1e 1 K
在不对称循环时，Ｋσ是试件与零件极限应力幅的比值。
σS
弯曲疲劳极限的综合影响系数Ｋσ 反映了应力集中、
尺寸因素、表面加工质量及强化等因素的综合影响结果。
其计算公式如下
K
k
1
1
1
q
其中：kσ ——有效应力集中系数；εσ ——尺寸系数； βσ ——表面质量系数； βq ——强化系数。
第三章 机械零件的强度
σ lim
低周 疲劳 高 周 疲 劳 区
低周疲 劳区
高周疲劳区
次疲劳区
R = 0.1 R = 0.5 R = 0.9
次疲劳
N = 1/ 4
N = 10 4
N = 106 ~ 107
0
0
S-N
1.N < 10
4
低周疲劳区 σ lim
低周 疲劳 高 周 疲 劳 区
低周疲 劳 区
高周疲劳区
应力 循环次数少， 大 、 循环次数少 ， 局部进入 塑性变形区 疲劳区
次疲劳 区
2.104 < N < 106 ~ 107
高周疲劳区
次疲 劳区
σ −1
N = 1/ 4
N = 104
N = 106 ~ 107
弯曲疲劳断口的宏观形貌 （A箭头所指处为磨损区， 箭头所指处为磨损区， B为瞬时断裂区） 为瞬时断裂区）
扭转疲劳断口的宏观形貌 （箭头处为过渡圆角部位） 箭头处为过渡圆角部位）
6.疲劳破坏的特征 6.疲劳破坏的特征
（1）破坏时的应力（疲劳极限）远小于材料的屈服极限 σs ； 破坏时的应力（疲劳极限） （2）无明显塑性变形的脆性突然断裂； 无明显塑性变形的脆性突然断裂； （3）是损伤的累积，裂纹随应力循环次数N扩展后断裂。 是损伤的累积，裂纹随应力循环次数N扩展后断裂。
应力的参数： 应力的参数： 1）最大应力：σmax 最大应力： 2）最小应力：σmin 最小应力： 3）平均应力：σm 平均应力：
σ max = σ m + σ a
4）应力幅值：σa 应力幅值：
σ min = σ m − σ a
5）循环特性：r 循环特性：
σ min r= σ max
机械零件的强度
a
应力幅 a
max min
2
min 循环特性r max
三、材料疲劳的两种类别 max A B C
D
N 1 4 N 103 N 104 C B
ND
N
AB段 max基 本 不 变 ， 应 力 循 环 数 次N 103， 静应力 BC段 N 104 带 有 塑 性 变 形 的 疲 劳 ， 低 周 疲 劳 （ 或 应 变 疲） 劳 C点 以 后 N 104 高 周 疲 劳 6 7 N D 10 ~ 25 10 r 持 久 疲 劳 极 限
第三章 机械零件的强度
强度：影响零件工作能力最重要的因素 材料、试件：静应力强度 实际零件：变应力强度 3-1 材料的疲劳强度 一、变应力的基本强度
m max min a 0
r 1
0
t
a
m max
m
min
max min
2 max min a 2
max
三种典型的应力变化规律： 1. r=C 转轴 0 tt
a b
作图： • 已知： a m M点（或 N点） • 过原点O作射线OM（或ON） • 交折线AGC于M’点（或N’点） ' ' ' 极限应力 max ae me lim ' ' 及 me • 求 ae ' 1e ae AG方 程 ： tgr e '
F
H
B
b
F
• 在区域内安全，线上极限应力状态，线外破坏 AD' G ' 线外疲劳破坏 CG ' 线外静强度破坏 • 材料特性
01-2 机械零件的强度
r= -1
2 + σ min 2
-1＜ r＜1
σmax= -σmin=σa
σm σa σa σmax
σ
σmax σa
σm=0
σmax=σmin
σa
0
σmin=0 σm=σa σmin
t σmin
例题：某内燃机中的活塞连杆， 例题：某内燃机中的活塞连杆，当气缸点火膨胀 连杆受压应力-130MPa，当气缸进气开始时， 时，连杆受压应力 ，当气缸进气开始时， 连杆受拉应力30MPa，试： 连杆受拉应力 ， 1)计算连杆的平均应力、应力幅和循环特性系数 计算连杆的平均应力、 计算连杆的平均应力 2)绘出连杆的应力变化线图 绘出连杆的应力变化线图
塑性材料零件极限应力线图的简化（r=常数） 塑性材料零件极限应力线图的简化（r=常数） 常数
段方程（OES区域 区域） ①直线ES 段方程（OES区域） σa
σ lim e = σ S
②直线AE 段方程 OAE区域 区域） （OAE区域）
等效系数，取值: 等效系数，取值 碳钢： 碳钢：0.1-0.2 合金钢： 合金钢：0.2-0.3 （0, σ–1） A
εσ β
零件的极限应力与材料的极限应力
强度极限σ B或屈服极限σ S
r=1
材料σ lim
脉动疲劳极限σ 0
对称疲劳极限σ −1
r=0 r = -1 -1< r <1
非对称疲劳极限σ lim ？
材料的极限应力线图
零件σ lim e
非对称疲劳极限σ lim ？
零件的极限应力
材料的极限应力
材料的疲劳特性 疲劳强度的基本理论 疲劳曲线图 疲劳极限应力图
Q σ −1 = K σ σ ra + ψ σ σ rm
2 + σ min 2
-1＜ r＜1
σmax= -σmin=σa
σm σa σa σmax
σ
σmax σa
σm=0
σmax=σmin
σa
0
σmin=0 σm=σa σmin
t σmin
例题：某内燃机中的活塞连杆， 例题：某内燃机中的活塞连杆，当气缸点火膨胀 连杆受压应力-130MPa，当气缸进气开始时， 时，连杆受压应力 ，当气缸进气开始时， 连杆受拉应力30MPa，试： 连杆受拉应力 ， 1)计算连杆的平均应力、应力幅和循环特性系数 计算连杆的平均应力、 计算连杆的平均应力 2)绘出连杆的应力变化线图 绘出连杆的应力变化线图
塑性材料零件极限应力线图的简化（r=常数） 塑性材料零件极限应力线图的简化（r=常数） 常数
段方程（OES区域 区域） ①直线ES 段方程（OES区域） σa
σ lim e = σ S
②直线AE 段方程 OAE区域 区域） （OAE区域）
等效系数，取值: 等效系数，取值 碳钢： 碳钢：0.1-0.2 合金钢： 合金钢：0.2-0.3 （0, σ–1） A
εσ β
零件的极限应力与材料的极限应力
强度极限σ B或屈服极限σ S
r=1
材料σ lim
脉动疲劳极限σ 0
对称疲劳极限σ −1
r=0 r = -1 -1< r <1
非对称疲劳极限σ lim ？
材料的极限应力线图
零件σ lim e
非对称疲劳极限σ lim ？
零件的极限应力
材料的极限应力
材料的疲劳特性 疲劳强度的基本理论 疲劳曲线图 疲劳极限应力图
Q σ −1 = K σ σ ra + ψ σ σ rm
《机械零件的强度》课件
零件的强度设计
分析零件受力情况，确定合适的强度设计原则。 探讨不同形状零件的强度设计方法，如平板、轴和梁。
强度检验
了解强度检验的方法与标准，确保零件满足要求。 探讨常见缺陷及处理方法，以及实践案例中的强度检验过程。
结论与要的考虑因素。 探讨未来发展趋势及研究方向，为进一步提高机械零件的强度提供展望。
《机械零件的强度》PPT课件
探索机械零件强度的关键概念和设计原则，从材料强度分类、强度计算公式 到强度检验方法与实践案例。
强度的概念
强度是指材料抵抗外界应力，阻止变形和破坏的能力。 了解强度的定义和计算公式是理解机械零件设计的基础。
材料的强度
了解不同材料的强度分类，例如金属、塑料和复合材料。 了解如何使用测试方法评估材料的强度，以及塑性和弹性变形的影响。
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1-3 机械零件的强度
1
相关概念： 1、失效 零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称为失效。
2、机械零件常见的失效形式：
（1）断裂 （2）过量变形（弹性或塑性）
（3）表面失效（过度磨损、打滑等）
2
相关概念： 3、工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度。 4、强度是反映机械零件承受载荷时不发生失效的重要指标。
③、液体摩擦 摩擦表面被液体润滑膜完全隔离开的摩擦。
如轮船在水中行走，水把船底和河床隔离开；气垫、磁垫
使机车和导轨隔离开。在机械传动中，两零件表面之间处于液
体摩动的接触表面，大多数处于以上三种摩擦状态的混
合，称之为混合摩擦。 混合摩擦比前二种状态好，但比液体摩擦状态差些。
3、摩擦的分类： （ 1）
（2）根据摩擦副的运动状态分：
3、摩擦的分类：
（2）根据摩擦副的运动状态分：
（3）按表面润滑状态分：
①、干摩擦 没有润滑剂的摩擦面称为干摩擦。 如人在地面行走，脚后跟与地间形成的干摩擦。
（3）按表面润滑状态分：
②、边界摩擦 摩擦表面有一层极薄的润滑剂。 如人在湿润的地面行走；人在有粉尘的瓷砖上行走；洗脸盆边沾上一层很薄的油污后， 手与脸盆边之间的摩擦状态等都可看成边界摩擦，边界摩擦的摩擦因数比干摩擦略有改善。
一、载荷和应力
1、载荷 （1）静载荷 （2）变载荷
4
一、载荷和应力 2、应力
（1）应力：零件在载荷的作用下产生内力，单位截面上的内力称为应力。
应力的单位：Pa 1 Pa = 1 N/m2 （2）静应力和变应力 MPa 1MPa = 106 Pa = 1N/mm2
5
二、机械零件的强度 1、零件工作应力是静应力时，强度的主要表现为断裂或塑性变形。
应力一般都是应力，其强度表现为疲劳点蚀。
高副机构（higher pair），或简称作高副，在机械工程中，指的是机构 的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。
9
§1－4 摩擦和磨损
一、摩擦 1、摩擦的定义
摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。
2、摩擦副：相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
一样。为了防止出现磨粒磨损，机器尽可能选择闭式传动，且定期更换润滑油， 保证润滑剂的洁净。
（3）表面疲劳磨损
发生在有充足润滑油的运动表面。当周期性工作达到一定期限之后，如一
百万次，接触表面会产生疲劳裂纹，由于充足的润滑油渗入到裂纹中，接触表
面短时间形成封闭裂纹，使裂纹内的油液压力急剧升高，超过材料的极限强度 之后，金属表面材料出现脱落，形成麻坑，称之为点蚀。如果没有足够的润滑 油，不可能形成麻坑，称之为表面磨损。 （4）腐蚀磨损 接触表面受到腐蚀性的气体、液体的侵蚀而产生的表面破坏，如化工行业 制酸、碱设备的零件损坏是由于酸碱腐蚀反应而造成的。所以一般化工企业采
用不锈钢材料作为机器的零件 。
（5）冲蚀磨损 当一束含有硬质微粒的流体冲击到固体表面上时就会造成冲蚀磨损。 冲蚀磨损是在有摩擦的情况下，固体表面受到硬质微粒冲击且反复作用而 造成的表层疲劳破坏。
2、磨损的过程 任何相对运动，即使润滑条件再好，也不可避免地会出现正常的磨损。 磨损分为三个阶段：即磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。
（ 零件失效的形式）
6
二、机械零件的强度 2、零件工作应力是变应力时，强度的主要表现为抵抗疲劳断裂的能力，
即疲劳强度。
7
二、机械零件的强度 3、两零件表面接触而无相对运动，承载时因相互挤压作用而产生挤压
应力，此时零件强度表现为抵抗压溃或塑性变形，即挤压强度。
8
二、机械零件的强度 4、机械中的高副，由于接触面很小，表层的局部应力很大，这种接触
经过机械加工后的表面，无论其表面粗糙度值很小，也达不到磨合后
的标准，所以相对运动的表面必然要经过正常的磨合阶段。 如新出厂汽车的磨合期为2000km，表明2000km之后，各运动表面进 入正常磨损阶段，该阶段的长短标志着机器的使用寿命。机器的质量越高， 其稳定磨损阶段越长，使用的寿命越长。
（1）磨合阶段 （2）稳定磨损阶段 （3）剧烈磨损阶段
当机器的运动表面磨损超过设计的数值后，间隙过大，使运动表
面产生过大的冲击振动，机器进入剧烈磨损阶段。处于剧烈磨损阶段的
机器需要进行大修，重新更换或修复零件的运动表面。如汽车的内燃机 活塞缸；滑动轴承的轴瓦；更换或调整滚动轴承的间隙；修磨机床的导 轨等，才能保证机器具有原有的工作精度。
二、机械零件的磨损
1、磨损类型 （1）粘着磨损 发生在重载状态，表面没有润滑的干磨损状态，当摩擦发热的温度超过金 属的熔点时，两运动表面产生溶化、粘着。材料之间出现转移，表面形成胶粘划 伤。提高油性和润滑油的粘度是减少粘着磨损的有效措施。 （2）磨粒磨损 （磨料磨损）
摩擦表面渗入硬颗粒将表面划伤，如眼睛中进入微小的粉尘，将眼球划伤
1
相关概念： 1、失效 零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称为失效。
2、机械零件常见的失效形式：
（1）断裂 （2）过量变形（弹性或塑性）
（3）表面失效（过度磨损、打滑等）
2
相关概念： 3、工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度。 4、强度是反映机械零件承受载荷时不发生失效的重要指标。
③、液体摩擦 摩擦表面被液体润滑膜完全隔离开的摩擦。
如轮船在水中行走，水把船底和河床隔离开；气垫、磁垫
使机车和导轨隔离开。在机械传动中，两零件表面之间处于液
体摩动的接触表面，大多数处于以上三种摩擦状态的混
合，称之为混合摩擦。 混合摩擦比前二种状态好，但比液体摩擦状态差些。
3、摩擦的分类： （ 1）
（2）根据摩擦副的运动状态分：
3、摩擦的分类：
（2）根据摩擦副的运动状态分：
（3）按表面润滑状态分：
①、干摩擦 没有润滑剂的摩擦面称为干摩擦。 如人在地面行走，脚后跟与地间形成的干摩擦。
（3）按表面润滑状态分：
②、边界摩擦 摩擦表面有一层极薄的润滑剂。 如人在湿润的地面行走；人在有粉尘的瓷砖上行走；洗脸盆边沾上一层很薄的油污后， 手与脸盆边之间的摩擦状态等都可看成边界摩擦，边界摩擦的摩擦因数比干摩擦略有改善。
一、载荷和应力
1、载荷 （1）静载荷 （2）变载荷
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一、载荷和应力 2、应力
（1）应力：零件在载荷的作用下产生内力，单位截面上的内力称为应力。
应力的单位：Pa 1 Pa = 1 N/m2 （2）静应力和变应力 MPa 1MPa = 106 Pa = 1N/mm2
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二、机械零件的强度 1、零件工作应力是静应力时，强度的主要表现为断裂或塑性变形。
应力一般都是应力，其强度表现为疲劳点蚀。
高副机构（higher pair），或简称作高副，在机械工程中，指的是机构 的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。
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§1－4 摩擦和磨损
一、摩擦 1、摩擦的定义
摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械阻力。
2、摩擦副：相互摩擦的两个物体称为摩擦副。
一样。为了防止出现磨粒磨损，机器尽可能选择闭式传动，且定期更换润滑油， 保证润滑剂的洁净。
（3）表面疲劳磨损
发生在有充足润滑油的运动表面。当周期性工作达到一定期限之后，如一
百万次，接触表面会产生疲劳裂纹，由于充足的润滑油渗入到裂纹中，接触表
面短时间形成封闭裂纹，使裂纹内的油液压力急剧升高，超过材料的极限强度 之后，金属表面材料出现脱落，形成麻坑，称之为点蚀。如果没有足够的润滑 油，不可能形成麻坑，称之为表面磨损。 （4）腐蚀磨损 接触表面受到腐蚀性的气体、液体的侵蚀而产生的表面破坏，如化工行业 制酸、碱设备的零件损坏是由于酸碱腐蚀反应而造成的。所以一般化工企业采
用不锈钢材料作为机器的零件 。
（5）冲蚀磨损 当一束含有硬质微粒的流体冲击到固体表面上时就会造成冲蚀磨损。 冲蚀磨损是在有摩擦的情况下，固体表面受到硬质微粒冲击且反复作用而 造成的表层疲劳破坏。
2、磨损的过程 任何相对运动，即使润滑条件再好，也不可避免地会出现正常的磨损。 磨损分为三个阶段：即磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。
（ 零件失效的形式）
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二、机械零件的强度 2、零件工作应力是变应力时，强度的主要表现为抵抗疲劳断裂的能力，
即疲劳强度。
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二、机械零件的强度 3、两零件表面接触而无相对运动，承载时因相互挤压作用而产生挤压
应力，此时零件强度表现为抵抗压溃或塑性变形，即挤压强度。
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二、机械零件的强度 4、机械中的高副，由于接触面很小，表层的局部应力很大，这种接触
经过机械加工后的表面，无论其表面粗糙度值很小，也达不到磨合后
的标准，所以相对运动的表面必然要经过正常的磨合阶段。 如新出厂汽车的磨合期为2000km，表明2000km之后，各运动表面进 入正常磨损阶段，该阶段的长短标志着机器的使用寿命。机器的质量越高， 其稳定磨损阶段越长，使用的寿命越长。
（1）磨合阶段 （2）稳定磨损阶段 （3）剧烈磨损阶段
当机器的运动表面磨损超过设计的数值后，间隙过大，使运动表
面产生过大的冲击振动，机器进入剧烈磨损阶段。处于剧烈磨损阶段的
机器需要进行大修，重新更换或修复零件的运动表面。如汽车的内燃机 活塞缸；滑动轴承的轴瓦；更换或调整滚动轴承的间隙；修磨机床的导 轨等，才能保证机器具有原有的工作精度。
二、机械零件的磨损
1、磨损类型 （1）粘着磨损 发生在重载状态，表面没有润滑的干磨损状态，当摩擦发热的温度超过金 属的熔点时，两运动表面产生溶化、粘着。材料之间出现转移，表面形成胶粘划 伤。提高油性和润滑油的粘度是减少粘着磨损的有效措施。 （2）磨粒磨损 （磨料磨损）
摩擦表面渗入硬颗粒将表面划伤，如眼睛中进入微小的粉尘，将眼球划伤