接觸強度

接觸強度是材料在接觸應力作用下抵抗變形與斷裂的能力，分為接觸靜強度和接觸疲勞強度兩類。該指標廣泛套用於滾動軸承、齒輪等承受反覆接觸應力的機械零件設計，其失效表現為接觸面局部金屬剝落形成麻點或凹坑，導致設備振動加劇與磨損加快。

基於彈性體點/線接觸模型，接觸應力最大壓應力集中於接觸面中心，最大切應力則分布於表層下45°平面。傳統齒輪設計採用45°裂紋擴展理論，而滾動軸承以表層下對稱循環切應力作為裂紋源判斷依據。提高接觸強度的措施包括最佳化表面光潔度、施加潤滑劑及熱處理增強表面硬度等。

基本介紹

• 中文名：接觸強度
• 外文名：contact strength

概念意義

滾動軸承、齒輪和凸輪等零件，在較高的接觸應力的反覆作用下，會在接觸表面的局部區域產生小塊或小片金屬剝落，形成麻點和凹坑，使零件運轉噪聲增大，振動加劇，溫度升高,磨損加快,最後導致零件失效。因此設計這類零件時，必須考慮接觸強度，包括接觸靜強度和接觸疲勞強度。

計算方法

物體表面的接觸狀況，按初始幾何條件可分為點接觸和線接觸兩類。施載入荷後，接觸點或接觸線實際上變成接觸面(圓、橢圓、矩形或梯形)。

在計算接觸面積時假設：

①彈性體材料各向同性；

②接觸區域的應力不超過彈性極限；

③接觸面積比接觸物體總表面積小得多；

④壓力垂直於物體的接觸表面。根據上述假設，兩個彈性物體接觸面的普遍形式為一橢圓。最大壓應力（即最大接觸應力）發生在接觸面的中心。

兩彈性物體接觸時，最大接觸切應力出現在接觸點下方某一深度處與接觸面成45°角的平面上。在該平面上的切應力分布，隨表層向下而增大，達到最大值後又隨離表層距離增大而減小。當兩物體滾動接觸時，切應力由最大值變到零，再由零到最大值，形成脈動循環應力，使物體產生接觸疲勞破壞，其裂紋方向與接觸表面成45°角。這種理論廣泛套用在傳統的齒輪接觸疲勞強度計算中。在滾動軸承的接觸疲勞計算中，認為裂紋源是由於在ZY平面內，一定深度處的切應力[zy]對稱循環作用引起的。[zy]的數值也隨離表面的深度而變化接觸疲勞裂紋主要在[zy]達到最大值處產生。然後裂紋平行於表面擴展直到局部表層突然斷裂。

在機械設計中，可採用提高接觸強度的措施來提高零件的使用壽命。例如，提高表面光潔度，在兩滾動體接觸表面間加潤滑劑，用各種熱處理工藝提高滾動體接觸表面的硬度等。