机械设计基础知识概述
机械设计基础知识概述
第一章金属材料的有关问题
（一）金属材料的机械性能
金属零件受一定外力作用时，对金属材料有一定的破坏作用。因此要求金属材料具有抵抗外力的作用而不被破坏的性能，这种性能称为机械性能。金属材料的机械性能主要包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。它们的具体数值是在专门的试验机上测定出来的。
1、金属材料的变形和应力
金属材料受外力作用时引起的形状改变称为变形。变形分为弹性变形（当外力取消后，变形消失并恢复到原来形状）和塑性变形（当外力除去后，不能恢复到原来形状，保留一部分残余形变）。
当金属材料受外力作用时，其内部还将产生一个与外力相对抗的内力，它的大小与外力相等，方向相反。单位截面上的内力称为应力。在拉伸和压缩时应力用符号σ表示。
σPF式中：σ应力，MPa
P拉伸外力，N；F试样的横截面积，mm2。
2、强度
强度是金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力。强度可通过拉力试验来测定。将图（a）所示标准样安装在拉力试验机上，对其施加一个平稳而无冲击逐渐递增的轴向拉力，随着拉力的增加试样产生形变如图（B）直到断裂如图（C）。
以试样的受拉力P为纵坐标，伸长值L为横坐标，给制出拉伸曲线。
第1页共50页
f机械设计基础知识概述
OE段：负荷与伸长成线性关系，是材料的弹性变形阶段。
金属材料由弹性变形过渡到塑性变形时的应力称为弹性极限，用σe表示。
σePeFo式中：σe弹性极限，MPa；
Pe材料开始塑性变形时的负荷，N；Fo试样原横截面积，2。当负荷超过E点，试样开始产生塑性变形，这一段曲线几乎呈水平，表明试样在拉伸过程中，负荷不增加甚至有降低，试样继续塑性形变，材料丧失了抵抗变形的能力。这种现象称为屈服。产生现象时的应力称为屈服点，用σs表示。σsPsFo式中：σs屈服点，Mpa；Ps材料产生明显形变时的负荷，N；Fo试样原横截面积，2。负荷超过S点后，形变量随负荷增加而急剧增加，当过B点，形变部位出现缩颈现象，试样已不能抵抗外力作用，在K点发生断裂。试样拉断前能承受的最大负荷Pb所对应的应力称为抗拉强度，用σb表示。σbPbFo式中：σb抗拉强度，Mpa；Pb试样拉断前的最大拉力，N；
第2页共50页
f机械设计基础知识概述
Fo原横截面积，2。屈服强度（σs），抗拉强度（σb）和屈强比（屈服强度与抗拉强度的比σsσb）是评定金属材料质量的重要机械性能指标，是设计和选材的主r