Основные факторы, влияющие на прочность деталей машин

Прочность деталей машин зависит от условий их нагружения и поведения соответствующих конструкционных материалов в этих условиях.

Условия нагружения характеризуются: уровнем общей и местной напряженности, температурой поверхности, числом и формой циклов нагружения, наличием ударных нагрузок, характером распределения и величиной остаточных напряжений, накоплением коррозионных, усталостных и других повреждений. С учетом анализа перечисленных факторов нагружения выбирается материал и методы определения их эксплуатационных свойств. К числу основных характеристик материала относятся сопротивление деформациям и разрушению. Учитывая постоянную тенденцию к снижению массы конструкции и повышению надежности, важное значение приобретает анализ и обоснование сопротивления неупругим деформациям.

В зависимости от условий нагружения и характеристик материала по условиям прочности отказы могут быть при усталостном разрушении, пластической деформации, хрупком разрушении и нарушении сцепления в соединениях с натягом, приводах и передачах трения и резьбовых соединениях.
Наиболее опасным является усталостное разрушение деталей, возникающее при переменных напряжениях и превышающее предельное значение для данных условий.

При сложном нагруженном состоянии номинальные нагружения распределяются неравномерно как по длине детали, так и по ее сечению. Выравниванием и уменьшением номинальных напряжений можно существенно повысить несущую способность детали. При проектировании машины это можно сделать различными способами: заменой элементов, работающих на изгиб, равномерно нагруженными растянутыми и сжатыми элементами; оптимизацией формы опасных сечений элементов и детали в целом; обеспечением равной прочности по длине; параллельной передачей нагрузки несколькими элементами; созданием начальных напряжений обратного знака и др. При нагружении изделий в отдельных зонах происходит концентрация напряжений, которые называют местными. Концентрация напряжений может быть вызвана резким изменением формы детали, прессовыми посадками, концентрацией нагрузок, неоднородностью материала, дефектами при изготовлении детали и другими причинами.