第三章构件与产品的强度选读.ppt

* * * * * * * * 二、 拉压构件的强度计算 强度问题的三种类型 强度校核 截面设计 确定许可载荷 例 1 已知： 角钢截面面为10.86 cm2，P =130kN, ? = 30?。 角钢的[?]=150 MPa。 求：校核AB杆的强度。 解： 已求出AB杆的应力 显然有： 所以AB杆满足强度要求。 讨论： 若 P=150kN，则： 讨论： 若 P=150kN，则： 强度不足，应重新设计。 减小P的值 增大AB杆的面积 工程中允许工作应力 ? 略大于许用应力[?]， 但不得超过[s]的5% 。 例 2 解： 取杆, 受力如图。 轴力 已知：D＝140mm, p = 0.6MPa, 20钢, [s] = 80MPa。 求：活塞杆直径d . P P 近似地 所以 P N P P 所以 而 取 再校核 满足强度条件 , 所以就取： 第五节 剪切和挤压强度 钢杆的受剪 一、抗剪强度的计算 键的受剪 剪切件的特点 受力的特点 杆件两侧作用有两个大 小相等，方向相反，作 用线相距很近的外力。 变形的特点 两外力作用线间的截面 发生错动。 剪力 受剪面上的剪力 剪力 简化假设： 切应力在受剪面上均匀分布。 受剪面上的剪力 切应力计算 名义切应力： 受剪面的面积。 强度条件 例 3 已知： 插销材 料为20钢，[t] =30MPa，直径 d=20mm, t = 8 mm, 1.5t =12 mm, P =15kN。 求：校核插销的剪切强度. 解： 插销受力如图。 具有两个剪切面： 双剪问题。 取两个剪切面之间的杆为研究对象，受力如图。 解： 插销受力如图。 具有两个剪切面： 双剪问题。 取两个剪切面之间的杆为研究 对象，受力如图。 剪切面的面积 结论：满足剪切强度要求。 二. 挤压强度的计算 挤压 接触面上由于挤 压力太大而产生 塑性变形，形成 的破坏称挤压破 坏 。 连接件和被连接件接触面相互压紧的现象。 简化假设 应力在挤压面上均匀 分布。 挤压应力 有效挤压面面积等于实际挤压面面积在垂直于 总挤压力作用线的平面上的投影。 挤压面上传递的力 有效挤压面的面积。 有效挤压面面积的计算 实际挤压面 有效挤压面面积等于实际挤压面面积在垂直于 总挤压力作用线的平面上的投影。 有效挤压面 对圆截面杆： 对圆截面杆： 对平键： 挤压强度条件 许用挤压应力通常大于许用 应力，一般地 例 4 已知：钢板厚 t =10mm, 其剪切极限应力tu=300 MPa。 求：要冲出直径d =25 mm的孔，需多大冲剪 力P？ 解： 剪切面是哪一个面？ 剪切面的面积 第六节 圆轴抗扭强度 轴：工程中以扭转为主要变形的构件。如：机器中的传动轴、石油钻机中的钻杆等。 扭转：外力的合力为一力偶，且力偶的作用面与直杆的轴线 垂直，杆发生的变形为扭转变形。 扭转角（?）：两截面绕轴线转动而发生的角位移。剪应变（?）：直角的改变量。 A B O m m ? O B A ? 一、传动轴的外力偶矩 传递轴的传递功率、转数与外力偶矩的关系： 其中：P — 功率，千瓦（kW） n — 转速，转/分（rpm） 其中：P — 功率，马力（PS） n — 转速，转/分（rpm） 1PS=735.5N·m/s，1kW=1.36PS 3 扭矩的符号规定： “T”的转向与截面外法线方向满足右手螺旋规则为正，反之为负。 二、扭矩及扭矩图 1 扭矩：构件受扭，横截面上的内力偶矩，“T”。 2 截面法求扭矩 m m m T x 4 扭矩图： 表示沿杆件轴线各横截面上扭矩变化规律的图线。 x T ? m ①扭矩变化规律； ②|T|max值及其截面位置 强度计算（危险截面）。 [例1] 已知一传动轴， n =300r/min，主动轮输入 P1=500kW，从动轮输出 P2=150kW，P3=150kW，P4=200kW，试绘制扭矩图。 n A B C D m2 m3 m1 m4 解：① 计算外力偶矩 * n A B C D m2 m3 m1 m4 1 1 2 2 3 3 ② 求扭矩（扭矩按正方向设） x ③ 绘制扭矩图 BC段为危险截面。 x T n A B C D m2