第3章構(gòu)件的承載能力分析主講教師：目錄本章學(xué)習(xí)目標(biāo)01023.2基本變形03043.1材料力學(xué)的基本概念本章小結(jié)053.3汽車(chē)常用零件的變形與疲勞破壞本章學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解各種基本變形條件下內(nèi)力和應(yīng)力的計(jì)算方法；掌握彎矩圖的繪制方法。掌握構(gòu)件在外力作用下的受力特點(diǎn)；理解材料力學(xué)的基本概念；能力目標(biāo)能正確描述四種基本變形形式的特點(diǎn)；會(huì)畫(huà)簡(jiǎn)單構(gòu)件的扭矩圖和彎矩圖；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析汽車(chē)典型零部件的變形計(jì)破壞特點(diǎn)。3.1材料力學(xué)的基本概念1.了解材料力學(xué)的概念；2.熟悉材料力學(xué)的任務(wù)；3.理解內(nèi)力、外力、應(yīng)力和應(yīng)變的定義及求解；4.掌握桿件變形的基本形式。學(xué)習(xí)目標(biāo)理論力學(xué)主要研究的是物體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此將研究對(duì)象抽象為剛體。實(shí)際上，任何物體受載荷（外力）作用后都會(huì)產(chǎn)生形狀和尺寸的變化，稱(chēng)為變形。物體的變形可分為兩種：一種是當(dāng)載荷去除后能恢復(fù)原狀的彈性變形；另一種是當(dāng)載荷去除后不能恢復(fù)原狀的塑性變形。工程中絕大多數(shù)物體的變形是彈性變形，這樣的物體稱(chēng)為彈性體?？勺冃蔚奈矬w統(tǒng)稱(chēng)為變形固體。3.1材料力學(xué)的基本概念一、變形固體及基本假設(shè)1、變形：任何物體受載荷（外力）作用后都會(huì)產(chǎn)生形狀和尺寸的變化，稱(chēng)為變形。2、變形固體：可變形的固體。3、變形的類(lèi)型彈性變形：載荷去除后能恢復(fù)原狀的變形。塑性變形：載荷去除后不能恢復(fù)原狀的變形。材料力學(xué)研究的內(nèi)容：變形材料力學(xué)研究的對(duì)象：變形固體研究中對(duì)變形固體的假設(shè)連續(xù)性假設(shè)。假設(shè)物質(zhì)毫無(wú)空隙地充滿(mǎn)了整個(gè)固體。均勻性假設(shè)。假設(shè)固體內(nèi)各處的力學(xué)性能完全相同。各向同性假設(shè)。假設(shè)固體在各個(gè)方向的力學(xué)性能完全相同。小變形假設(shè)。若固體的變形較其尺寸小得多，這種變形稱(chēng)為小變形。在小變形情況下，研究物體的靜力平衡等問(wèn)題時(shí)，均可略去這種小變形，而按原始尺寸計(jì)算，從而使計(jì)算簡(jiǎn)化。分析物體的變形規(guī)律時(shí)，這種微小的變形不能忽略一、變形固體及基本假設(shè)工程上的各種機(jī)械都是由構(gòu)件組成的。機(jī)械工作時(shí)，構(gòu)件會(huì)受載荷作用，因此會(huì)產(chǎn)生變形，載荷達(dá)到一定程度時(shí)甚至發(fā)生破壞，使機(jī)械無(wú)法正常工作。1. 足夠的強(qiáng)度構(gòu)件抵抗破壞的能力，稱(chēng)為強(qiáng)度。這里的破壞是指構(gòu)件發(fā)生斷裂或因產(chǎn)生過(guò)度的塑性變形而不能夠繼續(xù)承載。例如傳動(dòng)軸、連桿等不能斷裂。2. 足夠的剛度構(gòu)件抵抗變形的能力，稱(chēng)為剛度。在某些情況下，構(gòu)件雖有足夠的強(qiáng)度，但若受力后變形過(guò)大，即剛度不夠，也會(huì)影響正常工作。二、機(jī)械構(gòu)件正常工作應(yīng)滿(mǎn)足的要求3、足夠的穩(wěn)定性構(gòu)件受載后保持原有平衡形態(tài)的能力稱(chēng)為穩(wěn)定性。對(duì)于一些受壓力作用的細(xì)長(zhǎng)直桿，如發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿，當(dāng)壓力較小時(shí)，能保持直線(xiàn)形態(tài)的平衡，但當(dāng)壓力增大時(shí)，直桿會(huì)變彎，即喪失穩(wěn)定。材料力學(xué)就是研究構(gòu)件在外力作用下的變形和破壞的規(guī)律，提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析計(jì)算的基本方法的學(xué)科，其任務(wù)是在滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的前提下，為構(gòu)件選擇適宜的材料，確定合理的形狀和尺寸。二、機(jī)械構(gòu)件正常工作應(yīng)滿(mǎn)足的要求體積力：連續(xù)分布在構(gòu)件內(nèi)部并作用在構(gòu)件的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，如重力、磁力以及由于運(yùn)動(dòng)加速度在質(zhì)點(diǎn)上產(chǎn)生的慣性力都是體積力。分布力：連續(xù)作用于構(gòu)件表面或某一范圍的表面力（接觸力），如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)汽缸壁的側(cè)壓力。集中力：當(dāng)表面力（接觸力）作用面積遠(yuǎn)小于構(gòu)件表面積或沿構(gòu)件軸線(xiàn)的分布范圍遠(yuǎn)小于構(gòu)件長(zhǎng)度，則可將分布力簡(jiǎn)化為作用于一點(diǎn)的力，稱(chēng)為集中力。如汽車(chē)變速箱中齒輪軸受到齒輪的壓力可簡(jiǎn)化為集中力。集中力偶：當(dāng)力偶作用的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于梁的長(zhǎng)度時(shí)，可簡(jiǎn)化為作用于某一截面，稱(chēng)為集中力偶。1、外力：作用于構(gòu)件上的載荷和約束力稱(chēng)為外力。外力的分類(lèi)：按外力的作用方式可分為體積力、分布力、集中力和集中力偶。三、外力、內(nèi)力、應(yīng)力及應(yīng)變外力的分類(lèi)：按隨時(shí)間變化情況分類(lèi)靜載荷：緩慢地由零增加到某一定值后，不再隨時(shí)間變化，保持不變或變化很不顯著的載荷；動(dòng)載荷：隨時(shí)間顯著變化或使構(gòu)件各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生明顯的加速度的載荷。交變載荷：隨時(shí)間作周期性變化的載荷；沖擊載荷：構(gòu)件運(yùn)動(dòng)在瞬時(shí)內(nèi)發(fā)生突然變化所引起的載荷。三、外力、內(nèi)力、應(yīng)力及應(yīng)變2、內(nèi)力及截面法（1）內(nèi)力

構(gòu)件因外力作用發(fā)生變形時(shí)，其內(nèi)部各部分之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而引起相鄰部分的相互作用力稱(chēng)為內(nèi)力。它是連續(xù)作用于截面上的分布力，并隨外力的改變而變化。

（2）截面法為了求出內(nèi)力的大小，假想將構(gòu)件切開(kāi)，由分離體的平衡條件，應(yīng)用靜力學(xué)平衡方程，根據(jù)外力確定內(nèi)力，這種方法稱(chēng)為截面法。內(nèi)力與構(gòu)件的強(qiáng)度直接相關(guān)，因此要解決強(qiáng)度問(wèn)題，必須求出外力作用下桿件內(nèi)力的大小！應(yīng)用截面法時(shí)需注意兩點(diǎn)：①外載荷不能沿作用線(xiàn)移動(dòng)。因?yàn)椴牧狭W(xué)中研究的對(duì)象是變形體，不是剛體，力的可傳性不成立；②截面不能切在外力作用點(diǎn)處，要離開(kāi)或稍微離開(kāi)作用點(diǎn)。截開(kāi)：在求內(nèi)力的截面處，假想用一平面將截面分成兩部分，保留任意一部分，舍去另一部分。代替：用作用于截面上的內(nèi)力代替舍去部分對(duì)留下部分的作用。平衡：對(duì)留下的部分建立靜力學(xué)平衡方程，確定內(nèi)力值。截面法的步驟

例1：如圖所示，A、B、C點(diǎn)分別作用10kN、40kN、30kN的力，求：1-1截面和2-2截面受到的內(nèi)力。解：(1)截開(kāi)：在求內(nèi)力的截面處，假想用一個(gè)平面將截面分成兩部分，保留任意一部分，舍去另一部分。(3）平衡：對(duì)于一個(gè)處于平衡狀態(tài)的物體，其各部分都應(yīng)當(dāng)保持平衡。由此，對(duì)留下的部分可建立靜力學(xué)平衡方程，求解出截面處的內(nèi)力值。(2)代替：用作用于截面上的內(nèi)力代替舍去部分對(duì)留下部分的作用。FN1=10KN，F(xiàn)N2=30KN內(nèi)力是有正負(fù)之分的，將在下一節(jié)中學(xué)習(xí)！截面上單位面積所受的內(nèi)力，用來(lái)表示截面上某點(diǎn)受力強(qiáng)弱程度的物理量稱(chēng)為應(yīng)力，應(yīng)力的單位為，也稱(chēng)為帕（Pa）。其中：垂直于截面的分量和切于截面的分量，σ稱(chēng)為正應(yīng)力，τ稱(chēng)為切應(yīng)力。3、截面上的應(yīng)力截面的變形既有長(zhǎng)度方面的改變也有角度方面的改變。變形的程度用應(yīng)變來(lái)表示。長(zhǎng)度方面的變形程度用線(xiàn)應(yīng)變表示，簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)變。角度方面的變形程度用切應(yīng)變表示。線(xiàn)段AB原長(zhǎng)為x，變形后AB的長(zhǎng)度為

。則按下式得到的

稱(chēng)為A點(diǎn)沿AB方向的線(xiàn)應(yīng)變簡(jiǎn)稱(chēng)應(yīng)變。4、應(yīng)變1、桿件：長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于橫向尺寸的構(gòu)件。2、桿件變形的基本形式有四種：

拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。3、組合變形：兩種或兩種以上基本變形的組合，稱(chēng)為組合變形。四、桿件變形的基本形式汽車(chē)懸掛系統(tǒng)中的桿件3.2基本變形1.了解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲的概念；2.熟悉拉伸和壓縮、剪切和擠壓變形、扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形的特點(diǎn)；3.理解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形其橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律；4.理解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲變形強(qiáng)度計(jì)算的基本方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、拉伸和壓縮變形觀察汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的中的連桿，分析其的受力特點(diǎn)，預(yù)估其在工作中將產(chǎn)生什么樣的變形？1、受力特點(diǎn)作用在桿兩端的兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線(xiàn)與桿的軸線(xiàn)重合。2、變形特點(diǎn)桿件沿軸向發(fā)生伸長(zhǎng)或縮短。（a）拉伸變形（b）壓縮變形

拉伸和壓縮變形的受力及變形特點(diǎn)一、拉伸和壓縮變形拉伸變形時(shí)的內(nèi)力（1）內(nèi)力：拉伸和壓縮的內(nèi)力為軸力，一般用表示。軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定為：桿件的變形為縱向伸長(zhǎng)時(shí)，軸力為正，稱(chēng)為拉力；桿件的變形為縱向壓縮時(shí)，軸力為負(fù)，稱(chēng)為壓力。3、內(nèi)力和應(yīng)力一、拉伸和壓縮變形（2）應(yīng)力拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力垂直于橫截面，所以應(yīng)力也垂直于橫截面，根據(jù)應(yīng)力的定義可知，橫截面上的應(yīng)力為正應(yīng)力，用σ表示。拉應(yīng)力σ為正；壓應(yīng)力σ為負(fù)3、內(nèi)力和應(yīng)力（3）胡克定律英國(guó)科學(xué)家胡克通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了力與變形的關(guān)系：當(dāng)桿內(nèi)的應(yīng)力不超過(guò)某一限度時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，稱(chēng)為胡克定律。由上式可以看出，當(dāng)其它條件不變的情況下，E越大，則材料的變形越小。因此彈性模量E表示材料抵抗拉、壓彈性變形的能力，是材料的剛度指標(biāo)。長(zhǎng)度與受力情況相同的桿，E值愈大，桿的變形就愈小，說(shuō)明E表示桿件抵抗拉壓變形能力的大小，稱(chēng)為桿的抗拉（壓）剛度。式中常數(shù)E稱(chēng)為彈性模量，其值隨材料不同而不同。材料的力學(xué)性能是指材料受外力時(shí)，在強(qiáng)度和變形方面表現(xiàn)出的性能，是解決強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題的依據(jù)。需要由試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。在常溫靜載條件下，材料常分為以低碳鋼為代表的塑性材料和以鑄鐵為代表的脆性材料。低碳鋼鑄鐵井蓋4、拉伸壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能（1）塑性材料的力學(xué)性能低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變圖——反映材料的力學(xué)性能彈性階段（ob段）：只產(chǎn)生彈性變形。A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值稱(chēng)為比例極限，記為RP；b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力RT是材料只出現(xiàn)彈性變形的極限值，稱(chēng)為彈性極限。屈服階段（bc段）：當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限后繼續(xù)加載，應(yīng)變?cè)黾雍芸欤鴳?yīng)力先下降，然后作微小的波動(dòng)，在曲線(xiàn)上出現(xiàn)接近水平線(xiàn)的小鋸齒形線(xiàn)段。這種應(yīng)力基本保持不變，而應(yīng)變顯著增加的現(xiàn)象，稱(chēng)為屈服或流動(dòng)，所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱(chēng)為屈服極限或稱(chēng)屈服強(qiáng)度，用表示，是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)。（1）塑性材料的力學(xué)性能強(qiáng)化階段（ce段）：過(guò)了屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使它繼續(xù)變形必須增加拉力。這種現(xiàn)象稱(chēng)為材料的強(qiáng)化。強(qiáng)化階段的最高點(diǎn)e點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力Rm是材料所能承受的最大應(yīng)力，稱(chēng)為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。它表示材料所能承受的最大應(yīng)力。

Rm是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)。頸縮階段：過(guò)e點(diǎn)后，應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限后，在試樣的某一局部范圍橫向尺寸急劇縮小，形成頸縮現(xiàn)象。試樣承載能力急劇下降，在頸縮處被拉斷。塑性材料宜用作受拉桿件，通常不用作受壓件。（1）塑性材料的力學(xué)性能脆性材料拉伸時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線(xiàn)沒(méi)有明顯的直線(xiàn)部分。在較小的拉應(yīng)力下就被拉斷，沒(méi)有屈服和頸縮現(xiàn)象，拉斷前的應(yīng)變很小。鑄鐵是典型的脆性材料拉斷時(shí)的最大應(yīng)力即為其強(qiáng)度極限。因?yàn)闆](méi)有屈服現(xiàn)象，強(qiáng)度極限Rm是衡量強(qiáng)度的唯一指標(biāo)。（2）脆性材料的力學(xué)性能鑄鐵與鋼材的拉伸曲線(xiàn)對(duì)比鑄鐵的壓縮曲線(xiàn)灰鑄鐵無(wú)屈服極限，強(qiáng)度極限大大超過(guò)拉伸時(shí)強(qiáng)度極限4~5倍，故抗壓性能強(qiáng)，適用受壓零件。1、剪切變形桿件受到大小相等、方向相反、作用線(xiàn)不重合且相距較近的兩個(gè)垂直于桿軸線(xiàn)方向的力的作用時(shí)，桿件位于兩個(gè)力中間部分各截面將產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)，這種變形稱(chēng)為剪切變形。產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面稱(chēng)為剪切面。剪切面總是平行于外力作用線(xiàn)，且位于兩個(gè)反向外力作用線(xiàn)之間。2、受力特點(diǎn)大小相等、方向相反、作用線(xiàn)相距很近。3、變形特點(diǎn)剪切面沿外力的方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。二、剪切變形剪切變形多數(shù)發(fā)生在工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的聯(lián)接件上。如圖所示的聯(lián)接兩個(gè)零件的銷(xiāo)、鉚釘、鍵和螺栓等，都是常見(jiàn)的受剪零件。常見(jiàn)的受剪零件二、剪切變形構(gòu)件受到剪切力的作用時(shí)，在它的剪切面上就要產(chǎn)生與截面平行的抵抗剪切變形的內(nèi)力，稱(chēng)為剪力，用FQ表示。單位面積上剪力的大小稱(chēng)為剪應(yīng)力，其方向與剪力相同，平行于橫截面，F(xiàn)Q為切應(yīng)力，用τ

表示。5、剪切的強(qiáng)度條件4、剪切應(yīng)力二、剪切變形一般情況下，桿件發(fā)生剪切變形的同時(shí)，還伴隨著擠壓變形。擠壓變形是兩桿件在相互傳遞壓力的接觸面上，因局部受較大的壓力，而出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象（壓陷、起皺）。作用于接觸面間的壓力，稱(chēng)為擠壓力，用符號(hào)Fjy表示。擠壓力引起的應(yīng)力為擠壓應(yīng)力，用σjy表示。擠壓變形的受力情況：擠壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)力并不相同。擠壓應(yīng)力是分布在兩桿件接觸表面上的壓強(qiáng)；而壓縮應(yīng)力是分布在整個(gè)桿件內(nèi)部單位截面積上的內(nèi)力。6、擠壓變形扭轉(zhuǎn)變形的實(shí)例1、受力特點(diǎn)作用在桿件兩端的一對(duì)力偶，大小相等、轉(zhuǎn)向相反、力偶作用面垂直桿的軸線(xiàn)。2、變形特點(diǎn)扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，各橫截面繞桿軸線(xiàn)發(fā)生了相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。三、扭轉(zhuǎn)變形（1）外力

扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，作用在軸上的外力是一對(duì)力偶，其力偶矩通常不直接給出。當(dāng)已知軸的轉(zhuǎn)速和傳遞的功率時(shí)，外力偶矩要利用公式計(jì)算。

T——外力偶矩，N?m；P——軸傳遞的功率，kW；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。3、圓軸扭轉(zhuǎn)變形的外力、內(nèi)力及應(yīng)力圓軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，橫截面上將產(chǎn)生內(nèi)力，此內(nèi)力為一力偶，此力偶矩稱(chēng)為扭矩，用符號(hào)T表示。

扭矩的正負(fù)規(guī)定：按右手螺旋法則，四指彎向表示力偶的方向，大拇指的指向表示扭矩矢量的方向，若矢量的指向離開(kāi)截面，扭矩為正；反之為負(fù)。依此規(guī)定，同一截面左右兩側(cè)的扭矩，數(shù)值和符號(hào)均相同。T（Tˊ）=截面一側(cè)（左或右）所有外力偶矩的代數(shù)和（2）扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力—扭矩3、圓軸扭轉(zhuǎn)變形的外力、內(nèi)力及應(yīng)力（3）圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力應(yīng)力分布規(guī)律：截面上某點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小與該點(diǎn)至圓心的距離成正比，圓心處扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為零。圓軸扭轉(zhuǎn)的平面假設(shè)：圓軸扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，各橫截面仍保持為平面，其大小、形狀均不變，相鄰兩橫截面間的距離不變，只是繞軸線(xiàn)作了一定角度的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。由此，得到扭轉(zhuǎn)變形截面應(yīng)力分布圖：圓周上扭轉(zhuǎn)時(shí)最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：

τmax——橫截面上最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，Pa；T——橫截面上的扭矩，N?m；Wn——橫截面的抗扭截面模量m3，表示橫截面抵抗扭轉(zhuǎn)變形的能力。①實(shí)心圓軸②空心圓軸4、扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件（3）圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力彎曲變形實(shí)例：四、彎曲變形1、受力特點(diǎn)外力垂直于軸線(xiàn)或在軸線(xiàn)的平面內(nèi)受到力偶的作用。2、變形特點(diǎn)軸線(xiàn)由直線(xiàn)變成曲線(xiàn)。工程上把以彎曲變形為主要變形的構(gòu)件稱(chēng)為梁。梁按支座形式不同，可分為簡(jiǎn)支梁、外伸梁、懸臂梁。

簡(jiǎn)支梁外伸梁懸臂梁3、梁（1）沿截面作用的力Fj(Fjˊ)，作用線(xiàn)通過(guò)截面形心并與外力平行，該力為剪力。一般梁的跨度比較大，剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力對(duì)梁的強(qiáng)度影響很小，可忽略不計(jì)。（2）垂直于橫截面作用的力偶矩M（Mˊ），稱(chēng)為彎矩。彎矩的正負(fù)規(guī)定，由該截面附近的變形情況確定。若梁在該截面附近彎成上凹下凸，則彎矩力正；反之為負(fù)。4、梁的內(nèi)力—剪力和彎矩梁在外力作用下，橫截面上將產(chǎn)生內(nèi)力。5、純彎曲時(shí)的正應(yīng)力（1）純彎曲一般的平面彎曲中，梁的橫截面上既有剪力又有彎矩，在梁的橫截面上同時(shí)存在彎曲剪應(yīng)力和彎曲正應(yīng)力。由于剪力產(chǎn)生的剪應(yīng)力對(duì)梁的影響較小，可忽略不計(jì)。當(dāng)梁的橫截面上只受變矩時(shí)，該梁無(wú)剪切變形，只有彎曲變形，這種平面彎曲稱(chēng)為純彎曲。純彎曲變形時(shí)所有橫截面仍保持平面，只是繞中性軸相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，截面上各點(diǎn)伸長(zhǎng)處受拉，縮短處受壓，其大小為該點(diǎn)到中性軸的距離成正比分布。（2）橫截面上應(yīng)力分布規(guī)律橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律是：正應(yīng)力的分布規(guī)律是橫截面上各點(diǎn)正應(yīng)力的大小與該點(diǎn)到中性軸的距離成正比。中性軸上的正應(yīng)力等于零，離中性軸最遠(yuǎn)點(diǎn)上、下邊緣正應(yīng)力最大。5、純彎曲時(shí)的正應(yīng)力3.3汽車(chē)常用零件的變形與疲勞破壞零件在使用過(guò)程中，由于承載和內(nèi)部應(yīng)力的作用，使零件的尺寸和形狀改變的現(xiàn)象稱(chēng)為變形。變形的曲軸變形斷裂的連桿變形的齒輪零件變形失效的分類(lèi)：彈性變形失效、塑性變形失效、蠕變。一、汽車(chē)常用零件的變形（1）發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體變形會(huì)造成氣缸磨損量增加、軸頸和軸瓦磨損加劇、加速曲軸疲勞失效等后果。（2）曲軸彎曲變形會(huì)破壞動(dòng)平衡，引起發(fā)動(dòng)機(jī)工作震動(dòng)，噪音增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行。（3）變速器殼體變形會(huì)使傳動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)載荷，從而使變速器的技術(shù)狀況惡化，嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引起變速器跳檔。（4）驅(qū)動(dòng)橋殼體變形會(huì)使汽車(chē)兩半軸軸線(xiàn)不重合，后輪運(yùn)動(dòng)不正常，加劇輪胎的磨損，使汽車(chē)傳動(dòng)效率降低，行駛阻力增大，滑行性能變差。嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)影響汽車(chē)的制動(dòng)性能，使半軸發(fā)生斷裂。（5）車(chē)架彎曲變形會(huì)破壞汽車(chē)各總成的相對(duì)位置，引起總成早期損壞，導(dǎo)致輪胎異常磨損；此外，還會(huì)產(chǎn)生異響。2、汽車(chē)零部件變形的影響3、零件變形的原因（1）內(nèi)應(yīng)力的影響。內(nèi)應(yīng)力的影響包括兩方面，一是因零件各部分的冷卻速度不同引起的熱應(yīng)力，二是由于零件制造加工過(guò)程產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力。鑄鐵的殘余內(nèi)應(yīng)力長(zhǎng)期作用會(huì)使彈性極限降低，產(chǎn)生減小內(nèi)應(yīng)力的塑性變形，稱(chēng)為內(nèi)應(yīng)力松弛，零件則因內(nèi)應(yīng)力松弛而產(chǎn)生變形。（2）外載荷的影響。汽車(chē)零件在工作過(guò)程中，由于傳遞力或轉(zhuǎn)矩而承受外載荷，尤其在汽車(chē)滿(mǎn)載或超載工作時(shí)，外載荷將在零件內(nèi)部產(chǎn)生各種應(yīng)力，如果應(yīng)力超過(guò)了材料的屈服極限，則會(huì)導(dǎo)致零件產(chǎn)生塑性變形。（3）溫度的影響。由于金屬的彈性極限隨溫度的升高而降低，同時(shí)在高溫作用下內(nèi)應(yīng)力松弛進(jìn)行的更徹底，所以在溫度較高的條件下工作的零件更容易變形。零件在交變應(yīng)力作用下，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間工作而發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞斷裂。疲勞破壞是汽車(chē)零件常見(jiàn)及危害性最大的一種失效形式。汽車(chē)上大約有90%以上的斷裂可歸結(jié)為零件的疲勞失效，如曲軸、連桿、連桿螺栓、氣門(mén)、氣缸套、轉(zhuǎn)向節(jié)、橫拉桿、半軸、車(chē)架、鋼板彈簧等零件的斷裂，絕大多數(shù)屬于疲勞斷裂。1.疲勞斷裂的分類(lèi)根據(jù)零件的特點(diǎn)及破壞時(shí)總的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，可分為無(wú)裂紋零件和裂紋零件的疲勞斷裂失效。發(fā)生高周疲勞時(shí)，應(yīng)力一般在屈服強(qiáng)度以下；發(fā)生低周疲勞時(shí)，應(yīng)力可高于屈服極限。汽車(chē)零件一般多為低應(yīng)力高周疲勞斷裂。二、汽車(chē)零部件的疲勞破壞（1）設(shè)計(jì)制造因素零件設(shè)計(jì)不合理造成結(jié)構(gòu)上存在缺陷。如曲軸、變速箱軸等零件截面突變處、臺(tái)階、鍵槽、油孔、接頭等部位的局部應(yīng)力過(guò)于集中