机械设计与材料设计

第1章机械零件失效分析及疲劳强度

11失效分析及失效预防的基本思路

12机械零件的主要失效形式

13疲劳断裂失效

131定义与分类

132力学分析

14材料的疲劳强度

141疲劳强度和抗拉强度之间的经验关系

142应力集中和缺口的影响

143材料缺口疲劳强度和疲劳缺口敏感度

15疲劳强度的其他影响因素

151缺口敏感度

152变动载荷频率范围的影响

153表面状况的影响

154合金成分及显微组织的影响

155表面残余应力对疲劳强度的影响

第2章从材料强度学的观点优化机械零件疲劳寿命

21应力状态等的基本概念

211应力状态软性系数

212压缩的特征

213弯曲的特征

214扭转的特征

22缺口效应

221缺口试样在弹性状态下的应力分布

222缺口试样在塑性状态下的应力分布

23不同应力状态的选材原则

24材料的强度、塑性、韧性与使用寿命的辩证关系

241材料的强度、塑性、韧性判据

242强、塑、韧合理配合与优化选材、用材

25接触疲劳及其类型

251影响接触疲劳寿命的因素

252轴承钢表面硬度与平均使用寿命的关系

253静态接触疲劳寿命、冲击接触疲劳寿命与硬度的关系曲线

254滑动磨粒磨损与多次冲击磨粒磨损

第3章零件结构设计与疲劳强度

31轴的圆角过渡的影响

32键槽的影响

321轴的疲劳断裂事故分析

322键槽的影响

33花键齿形的影响

34横孔的影响

35零件尺寸的影响

351尺寸效应

352零件尺寸系数εσ和ετ

353加大半轴直径反而使用寿命低的实例

36压配合对轴疲劳强度的影响

361压配合轴的应力集中分析

362降低应力集中的结构设计

363提高压配合轴弯曲疲劳强度的实验

364提高拖拉机前轴主销疲劳寿命的实例

第4章机械加工与零件疲劳强度

41车削加工与零件疲劳强度

411车削工艺参数对钢的疲劳强度的影响

412高速切削工艺参数对钢的疲劳性能的影响

413工程应用实例

42不同加工表面粗糙度的影响

43磨削加工的影响

431磨削可以提高零件疲劳强度

432采用纵向磨削有利于提高疲劳强度

433磨削表面缺陷的不利影响

434工程研究实例

44抛光对零件疲劳强度的影响

441抛光对疲劳强度的影响分析

442纵向抛光的有利作用

443工程研究实例

45带孔零件的疲劳强度

451横孔对疲劳强度的影响

452不同加工横孔工艺方法的影响

453钻孔倒角对钢的疲劳强度的影响

454静压钻孔棱角对钢的疲劳强度的影响

455冲击压缩钻孔棱角对疲劳强度的影响

456工程应用实例

46机械加工的影响

第5章冶金及热加工与钢的性能

51冶炼方法对钢的性能的影响

511氧气顶吹转炉炼钢

512电弧炉炼钢的影响

513电渣炉重熔

514真空脱气、真空熔炼及真空重熔的影响

515夹杂物对钢的疲劳强度的影响

52冶金质量与钢的淬透性

521成分波动对工艺性能的影响

522成分波动对钢的淬透性的影响

523结构钢淬透性的技术要求

53微量合金元素B、Ti的影响

54金属纤维流线与疲劳强度——热加工的影响

541金属纤维流线的形成

542纤维流线对钢材力学性能的影响

543机械零件的纤维流线的合理设计

55晶粒尺寸的影响

56轧制

57化学成分

58钢的洁净程度与夹杂物的影响

第6章钢的热处理与疲劳强度

61热处理工艺及金相组织对钢的力学性能的影响

611铁素体组织的影响

612非马氏体组织的影响

613残余奥氏体的影响

614贝氏体和马氏体混合组织的影响

615回火脆性的影响

616过热后晶粒度的影响

617脱碳及增碳的影响

618生产实例

62感应淬火强化及其综合强化

621预先热处理是正火还是调质好

622淬硬层该多深为好

623表层与心部的合理硬度值问题

624感应淬火的组织及评定问题

625关于感应淬火层的合理分布设计问题

626感应淬火的综合强化及生产应用

627感应表面淬火及综合强化的发展动向

628高频表面淬火的残余压应力与强度

629表面淬火对零件使用性能的影响

6210关于淬硬层深的选择

6211高频表面淬火强度与零件疲劳设计

6212表面加热淬火零件心部硬度的选择

63化学热处理

631渗碳

632碳氮共渗

633碳、氮、硼三元共渗

634气体氮化

635软氮化

636离子氮化

637渗碳、气体氮化、碳氮共渗的疲劳强度比较

638表面化学热处理与疲劳强度

64表面电镀金属与疲劳强度

641残余应力与疲劳强度

642残余应力对在不同条件下服役零件使用性能的影响

第7章提高机械零件疲劳强度的工程设计

71合理的机械结构设计

72焊接接头的疲劳强度设计

721钢的可焊性设计

722焊接接头形式对疲劳强度的影响

723焊缝中的残余应力

724降低焊缝区应力集中，增加焊缝构件承载能力的技术措施

73260/320型压缩机曲轴主轴颈断裂分析

731确定疲劳源

732咬蚀的作用

733紧配合轴的强度

734提高强度的途径

735结论及改进措施

74预防疲劳失效的选材

741材料失效与成分、组织、状态的关系

742选材原则

743提高带缺口零件的疲劳强度理论分析

75采用能提高材料疲劳强度的热处理及强化工艺

参考文献

本书主要讨论机械零件设计和加工制造工艺对金属材料性能的影响，并用这些研究和讨论的结果来指导机械设计与制造，内容主要包括：机械零件失效分析及疲劳强度；残余应力与疲劳强度；零件结构设计与疲劳强度；机械加工与零件疲劳强度；冶金及热加工与钢的性能；热处理表面处理与钢的疲劳强度等。