汽车构件的强度教程.ppt

任务5 汽车构件的强度分析 5.1 拉伸与压缩时的强度分析 5.2 剪切与挤压时的强度分析 5.3 轴扭转时的强度分析 5.4 梁弯曲时的强度分析 5.1拉伸与压缩时的强度分析 任务导入 任务分析 基本知识 任务实施 任务导入5.1拉伸与压缩时的强度分析 如图所示为一拖车挂钩的钢拉杆，拉杆受力F=40kN，若拉杆材料的许用应力等于100MPa，横截面为矩形，且b=3a，a=20mm，试校核钢拉杆的强度。 任务分析 对钢拉杆进行强度校核，要运用静力学知识计算其所受外力大小，再用截面法求出杆件横截面上的轴力，但只求出轴力还不足以分析钢拉杆的强度，应求出杆件横截面上的应力来校核其强度。 轴向拉伸构件---拉杆 基本知识 一、轴向拉伸与压缩 二、内力的计算 三、轴力图 四、应力 五、轴向拉伸压缩时的强度计算 一.轴向拉伸与压缩 三、轴力图 轴力图的画法： 用平行于杆件轴线的坐标表示杆件截面位置，用垂直于杆件轴线的另一坐标表示轴力数值大小，正轴力画在坐标轴正向，反之画在负向。 例1、铣床工作台进给液压缸，缸内压强p=2MPa，缸内径D=75mm，活塞杆直径d=18mm，活塞杆材料[σ]=50MPa，校核活塞杆强度。 任务实施 1．确定拉杆内力 2．确定拉杆横截面面积A 3．计算拉杆的工作应力 4．校核拉杆强度 5.2 剪切与挤压时的强度分析 任务导入 任务分析 基本知识 任务实施 任务导入5.2 剪切与挤压时的强度分析 如图所示的螺栓连接示意图，F=20kN，钢板厚度为t=10mm，螺栓许用[τ]=200MPa，许用挤压应力[σjy]= 200MPa，螺栓的直径d= 16mm。试问螺栓能否安全工作？ 任务分析 螺栓的上下两部分将沿着外力的方向，在两外力之间的横截面m-m内产生相对错动趋势。当外力足够大时，将使螺栓在横截面m-m处剪断。因此，螺栓正常工作时必须进行剪切强度计算。同时，螺栓与钢板接触处，因受挤压而产生变形趋势，所以，除了考虑剪切强度之外，还必须考虑挤压强度。 基本知识 一、剪切和挤压的概念 二、剪切的实用计算 三、挤压的实用计算 一、剪切和挤压的概念 1、剪切和挤压受力、变形的特点 任务实施 1．校核螺栓的剪切强度 （1）计算螺栓的剪力Fq （2）计算螺栓的剪应力 2．校核螺栓的挤压强度 （1）计算螺栓所受挤压力Fjy， （2）计算螺栓挤压应力jy 5.3 轴扭转时的强度分析 任务导入 任务分析 基本知识 任务实施 任务导入5.3轴扭转时的强度分析 如图所示的汽车传动轴AB由无缝钢管制成， 外径D=l00mm，壁厚=2.5mm，传递的最大 转矩为M=1. 5kN·m，材料的许用剪应力[τ] =90MPa，试校核该轴的强度。 任务分析 汽车传动轴左端受到主动力偶作用，右端受到阻抗力偶作用，两力偶转向相反，由于受到这两个力偶的作用，传动轴将产生扭转变形，并在其横截面上产生抵抗扭转变形的内力，在此基础上，分析应力分布规律，建立扭转强度条件，并对传动轴进行强度校核。 扭转变形实例:汽车传动轴 基本知识 一、圆轴扭转的概念 二、扭矩的计算 三、扭矩图 四、扭转强度 用右手螺旋定则判断扭矩正负号： 三、扭矩图 当轴上作用有两个以上外力偶时，则轴上各段的扭矩Mn的大小和方向有所不同。可用扭矩图来形象地表达出轴上各截面的扭矩大小和符号的变化情况； 扭矩图画法：以横轴表示轴上截面的位置，纵轴表示扭矩大小，正扭矩画在纵轴正向，负扭矩画在负向。 根据扭矩图可清楚地看出轴上扭矩随截面的变化规律，便于分析轴上的危险截面，以便进行强度计算。 危险截面——对于等截面轴是指扭矩最大的截面，而对于阶梯轴应该是扭矩大而抗扭截面系数小的截面，需综合考虑Ｍn和Ｗp两个因素来定。 许用切应力[τ]，可通过[σ] 来近似确定： 塑性材料： [τ]=（0.5～0.6）[σ] 脆性材料： [τ]=（0.8～1.0）[σ] 任务实施 1．计算传动轴的内力 2．计算其最大剪应力 3．校核传动轴强度 5.4梁弯曲时的强度分析 任务导入 任务分析 基本知识 任务实施 任务导入 一矩形截面梁，其截面的高宽之比等于2，在相同的受力条件下，梁截面竖放合理还是平放合理？ 任务分析 此题主要考查梁在不同放置方式下的抗弯曲能力，即梁在不同的放置形式下，其横截面上的最大弯曲应力值越小，抗弯曲能力越强。 基本知识 一、直梁弯曲的概念 二、剪力和弯矩 三、剪力图和弯矩图 四、梁弯曲时的强度 一、直梁弯曲的概念 总结：弯矩图的形状和载荷之间的关系 1.在两个集中载荷之间的梁段内，弯矩图一般为斜直线，并且在集中力作用处弯矩线转折。 2.在集中力偶作用处，其左右两侧横截面