零件的接触疲劳强度

五、零件的接触疲劳强度

零件受载时，若在较大的体积内产生应力，这种应力状态下的零件强度称为整体强度，如前述的整体断裂和塑性变形。与之不同的是，两个相互接触工作的零件表面受载后在接触处产生局部压应力称为接触应力，这种接触应力反复作用会造成表面接触疲劳破坏。表面接触疲劳破坏的计算准则称为接触疲劳强度准则，如齿轮、滚动轴承、凸轮等零件都是通过很小的接触面积传递载荷的，会发生称为点蚀的表面破坏，它们的承载能力不仅取决于整体强度，还取决于表面的接触疲劳强度。

表面接触疲劳破坏——点蚀的失效机理如下：经接触应力的反复作用，首先在零件表面或距表面某一深度的次表层内产生初始疲劳裂纹；裂纹形成后，在反复接触受载过程中，润滑油被挤进裂纹内而产生极高的压力，使裂纹加速扩展，最后使表层金属呈小片状脱落下来，在表面遗留下一个个小坑，即为点蚀；点蚀形成后光滑表面被破坏，引起振动和噪声，严重时降低承载能力。

当两个轴线平行的圆柱体在载荷作用下相互接触并压紧时（图2-5），由于局部弹性变形，其接触线变成宽度为2a的狭长矩形接触带，最大接触应力发生在理论接触线上，最大接触应力σH 可由赫兹（Hertz）公式计算：

图2-5 两圆柱体的平行接触应力

式中，Fn——法向总压力；

L——接触线长度；(https://www.daowen.com)

E1、E2——两圆柱体材料的弹性模量；

μ1、μ2——两圆柱体材料的泊松比；

ρ∑——综合曲率半径：

式中，ρ1、ρ2 分别为两圆柱体的半径，“＋”用于外接触，“－”用于内接触。

零件表面接触疲劳强度条件为

式中，[σH]——零件表面的许用接触应力。