机械零件的载荷与应力分析

（一）载荷

1.静载荷与变载荷

作用在机械零件上的载荷，按它的大小和方向是否随时间变化可分为静载荷与变载荷两类。不随时间变化或变化缓慢的载荷称为静载荷，如物体重力；随时间作周期性变化或非周期性变化的载荷称为变载荷。前者如内燃机等往复式动力机械的曲轴所受的载荷，后者如支承车身的悬挂弹簧所受的载荷。

2.名义载荷与计算载荷

根据原动机或工作机的额定功率计算出的作用于机械零件上的载荷称为名义载荷。它是机器在平稳工作条件下作用在机械零件上的载荷，它没有反映载荷的不均匀性及其他影响零件受载的因素。在设计计算时，常用载荷系数K来考虑这些因素的综合影响，载荷系数K与名义载荷F的乘积称为计算载荷Fca，即

Fca=KF

（二）应力

1.静应力与变应力

大小和方向不随时间变化或变化缓慢的应力称为静应力（图1.2a）。零件在静应力作用下可能产生断裂或塑性变形。(www.xing528.com)

大小和方向随时间变化的应力称为变应力（图1.2b）。变应力可以由变载荷产生，也可以由静载荷产生，如在静载荷作用下转轴中的应力。零件在变应力作用下可能产生疲劳破坏。

图1.2　应力谱

周期、应力幅和平均应力保持常数的变应力称为稳定循环变应力（图1.3）。按其循环特征r(r=σmin/σmax)的不同，可分为对称循环变应力、脉动循环变应力和非对称循环变应力三种。它们的变化规律见表1.1。

图1.3　稳定循环变应力谱

表1.1　稳定循环变应力的变化规律

当零件受切应力τ作用时，以上概念仍然适用，只需将σ改为τ即可。