机器的整机结构或零部件所承受的典型载荷时间历程，经数理统计处理后所得到的表示载荷大小与出现频次之间关系的图形、表格、矩阵和其他概率特征值的统称。农业机械、工程机械以及地面车辆等所承受的载荷多属随机载荷。机器作业时，载荷值随时间变化的过程称为载荷时间历程。载荷时间历程通过统计分析，经压缩、简化和合成后得到的载荷谱应具有典型性、代表性和真实性，因此载荷谱可看作是随机载荷的一种近似表征。

载荷谱是机器现代化设计的重要依据；是机器及零部件进行疲劳设计、可靠性设计和寿命估算的基础资料；也是室内快速模拟加载疲劳试验的依据。按疲劳强度设计的机器及其零部件比之仅用静强度计算的，具有重量轻、可靠性高等优点；室内疲劳试验可早期发现样机的薄弱环节并考核其疲劳寿命。因此，以载荷谱为基础的现代机械设计方法可缩短产品设计周期，提高产品的质量。然而，疲劳寿命估算和疲劳试验的可信度，在很大程度上取决于载荷谱的真实性。

载荷谱应能等效地再现机器结构及零部件在实际工况下的疲劳破坏过程。根据累积疲劳损伤法则，影响疲劳强度的主要因素之一是载荷的幅值变化。载荷谱的编制常以载荷时间历程为基础，用一定的计数方法来统计载荷幅值的变化及其交变频数。在疲劳学科整个发展过程中，出现了多种计数方法，如穿级计数法、峰值计数法、跨越均值计数法、变程计数法、变程均值计数法、变程对计数法、变程对均值计数法和雨流法等。上述诸多计数法各有其特点，如峰值计数法的方法简单，手工统计方便，对载荷的峰与谷主要分布在平均值两侧的窄带随机载荷，可以大致提供疲劳损伤的主要信息。雨流法和变程对均值计数法采用双参数法进行计数，能充分反映材料应力应变行为的疲劳损伤过程，在较大程度上符合疲劳损伤理论，对不同变化的载荷能比较全面地反映疲劳损伤信息，适应性较广，但统计方法繁杂难于手工处理。随着电子计算机技术及专用数据处理机的发展，原来计算费时的雨流法等计数法已广泛用于工程实际。

一般程序：①载荷时间历程的采集。当机器在典型工况下工作时，对需要研究的机器零部件进行力学参数测量和记录，得到的记录信号即为载荷时间历程，有时还须进行数据预处理以删去干扰信号。对于多种作业的农业机械要采集在它服役期限内所经受的各种典型工况下的各种作业的载荷时间历程。例如拖拉机的作业工况应包括犁耕、旋耕、田间运输和道路运输等多种作业。②载荷累积频次数的统计。选定一种计数法，对载荷时间历程进行统计计数，得到载荷的累积频次数。在多工况时，应将各单一工况的载荷累积频次加权比例相加，如相加后的总累积频次数不到10⁶时，应按其幅值分布的概率密度函数规律进行扩展，使合成后的总频次数达到10⁶；以载荷幅SA为纵坐标，累积频次N为横坐标绘图（图1）。与此同时，应用统计推断得到概率为10^-6的最大载荷幅值SA_max。③载荷谱的形成。总频次数扩展到10⁶的载荷累积频次图，通过整理可得工作载荷谱。工作载荷谱描述了载荷幅值和累积频次之间的关系，但此种曲线关系的工作载荷谱难以在疲劳试验台上进行加载试验。为此，必须将曲线表达的工作载荷谱等效地分级成阶梯形。工作载荷谱的分级以8级最为适宜，分级过多达不到简化加载目的；过少又会增加试验误差。各级载荷值的划分，主要有等间隔法和幅值比系数法两种。前者以最大载荷幅值SA_max除以分级数，即得级差值；后者以最大载荷值SA_max乘以各级的幅值比系数（表1）得每级的载荷值。图2为2.9千瓦手扶拖拉机左轮轴扭矩工作载荷谱及其分级，分级按幅值比系数法进行。SA_max值为600牛·米，阶梯线上的数字表示各级在总频次10⁶中所占的频次数。

图1 载荷累积频次数的扩展和最大值推断

表1 常用各级幅值比系数

图2 手扶拖拉机左轮轴扭矩工作载荷谱及其分级

理论和实践表明，各级载荷加载的先后次序对疲劳损伤的发展过程有影响，比较接近实际情况的加载次序为低（载）——高（载）——低（载）次序。因此，在实际试验时常将分级后的工作载荷谱转变为低高低程序载荷谱，也称程序块谱。每循环1周程序块的试验相当于机器或零部件工作一定寿命。表2和图3为2.9千瓦手扶拖拉机左轮轴扭矩载荷的低高低程序载荷谱。平均扭矩T_m为220牛·米。

表2 手扶拖拉机左轮轴扭矩载荷的低高低程序载荷谱

近代疲劳学科的进步，包括载荷谱的编制，在理论上和实践上正在进一步发展中。由于疲劳学科的工程实践性强，影响寿命的因素又多，还有许多问题正在探索和尚待解决，如多工况合成、累积频次扩展、载荷最大变程推断、工作载荷谱到程序载荷谱的转换、室内试验的强化，以及计算机自动编谱等。

图3 手扶拖拉机左轮轴扭矩低高低程序块载荷谱