第四章零件受力变形.ppt

第4章 零件基本变形时的承载能力 1.零件的承载能力 2.变形固体的基本假设 3.杆件变形的基本形式 4.2 杆件的拉伸与压缩 1.拉伸与压缩的特点 2 轴力和轴力图 轴力: 轴力图： 3 杆件的应力计算 应力的概念： 内力在截面上的集度称为应力(垂直于杆横截面的应力称为正应力，平行于横截面的称为切应力)。应力是判断杆件是否破坏的依据。 单位是帕斯卡，简称帕，记作Pa，即l平方米的面积上作用1牛顿的力为1帕，1N／m2＝1Pa。 1MPa＝106Pa 拉(压)杆的应力 4 杆件的强度计算 许用应力和安全系数 强度计算： 4.3 联接件剪切与挤压计算 一、剪切的概念 二、剪切的实用计算 切力FQ :剪切面上分布内力的合力。 切应力 三.挤压的概念 四、挤压的实用计算 §4.4 轴的扭转 主要内容: 工程实例 例5：外径60mm，内径40mm的钢制圆轴如图。试求该轴的最大切应力。 解：1、画扭矩图； TAB=1.6kNm， TBC=-1.4kNm 2、计算最大切应力； 由于截面变化，必须分别计算 各段最大切应力，再通过比较确定 轴的最大切应力。 4.5 梁的弯曲强度 4.5.1 梁的内力分析 一、平面弯曲的概念 梁——主要承受弯曲的杆件（构件）。 平面弯曲—— 当外载荷作用线或外力偶作用面位于梁的纵向对称面内，且外载荷作用线垂直于纵轴线时，梁弯曲变形后，轴线变成位于纵向对称面内的曲线。 二、梁的内力——剪力和弯矩 简支梁A、B受集中力F、集中力偶Me等外载荷以及约束力FA、FB的作用。 取左段分析： 剪力和弯矩的计算方法： 1、剪力 = 截面任一侧所有外力的代数和，即： FS = ∑Fi 。 2、弯矩 = 截面任一侧所有外力对该截面形心力矩的代数和，即： M = ∑MC（Fi）+∑Mei 4.5.2 梁横截面上的正应力 纯弯曲——只有弯矩，没有剪力的弯曲。 一、纯弯曲时梁横截面上的正应力 梁纯弯曲时，横截面上仅有正应力，为研究 其分布规律，必须从几何、物理、静力平衡等三 方面进行分析。 简单截面的惯性矩和弯曲截面系数计算公式表 477.5N·m 955N·m 计算外力偶矩 作扭矩图 Tnmax=955N·m B C A D MB MC MD MA 637N·m T 例1 已知A轮输入功率为65kW，B、C、D轮输出功率分别为15、30、20kW，轴的转速为300r/min，画出该轴扭矩图。 + - 圆轴扭转时横截面上的应力 1.圆轴扭转时的变形特征: Me Me 1)各圆周线的形状大小及圆周线之间的距离均无变化；各圆周线绕轴线转动了不同的角度。 2)所有纵向线仍近似地为直线，只是同时倾斜了同一角度 。 IP是一个只决定于横截面的形状和大小的几何量，称为横截面对形心的极惯性矩。 4.4.2 圆轴扭转时的应力 T 横截面上某点的切应力的方向与扭矩方向相同，并垂直于该点与圆心的连线 切应力的大小与其和圆心的距离成正比 τ τ 注意：如果横截面是空心圆，空心部分没有应力存在。 M Pa M T—横截面上的扭矩（N.mm） —欲求应力的点到圆心的距离（mm） I p—截面对圆心的极惯性矩（mm ）。 4 M Pa max R = W p 为抗扭截面系数( mm ) 3 极惯性矩与抗扭截面系数表示了截面的几何性质，其大小只与截面的形状和尺寸有关。工程上经常采用的轴有实心圆轴和空心圆轴两种，它们的极惯性矩与抗扭截面系数按下式计算： 实心轴: 空心轴: τmax=41.4MPa 圆轴扭转时的强度计算 强度条件:圆轴扭转时的强度要求仍是最大工作切应力τmax不超过材料的许用切应力[τ]。 ≤[τ] 对于阶梯轴，因为抗扭截面系数Wp不是常量，最大工作应力不一定发生在最大扭矩所在的截面上。要综合考虑扭矩和抗扭截面系数Wp，按这两个因素来确定最大切应力。 应用扭转强度条件，可以解决圆轴强度计算的三类问题：校核强度、设计截面和确定许可载荷。 圆轴扭转时的许用切应力[ ]值是根据试验确定的，可查阅有关设计手册。它与许用拉应力[ ]有如下关系： 塑性材料 [ ]＝(0．5～0．6)[ ] 脆性材料 [ ]＝(0．8～1．0)[ ] 梁的轴线和横截面的对称轴构成的平面称为纵向对称面。 梁弯曲的工程实例1 F F FA FB 梁弯曲的工程实例2 F 梁的计算简图 在计算简图中，通常以梁的轴线表示梁。作