汽车机械基础：材料力学基础知识PPT教学课件.pptx

1.4材料力学基础知识能力目标：能够简单分析物体在外力作用下的变形情况。

汽车传动轴为何汽车传动轴在工作过程中使用不当会造成破坏，为何大部分汽车传动轴是空心设计？任务导入

汽车传动轴工作过程中，会受到外力偶作用，产生扭转变形。任务分析汽车传动轴

?材料力学各种机械、设备和结构物在使用时，组成它们的每个构件都要受到从相邻构件或从其他构件传递来的载荷作用，材料力学研究各种构件抗力性能，按照引起构件失效的内力形式进行划分。

一拉伸和压缩工程中存在许多承受拉伸或压缩的杆件。

变形特点拉伸受力简图添加标题作用在杆件上的外力合力的作用线与杆件轴线重合，杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。轴向拉伸和压缩变形一拉伸和压缩压缩受力简图FFFF

一拉伸和压缩

一拉伸和压缩FF1、轴力：横截面上的内力2、截面法求轴力mmFFN切:假想沿m-m横截面将杆切开留:留下左半段或右半段代:将抛掉部分对留下部分的作用用内力代替平:对留下部分写平衡方程求出内力即轴力的值FFN轴向拉压时的内力——轴力由于外力的作用线与杆件的轴线重合，内力的作用线也与杆件的轴线重合。所以称为轴力。3、轴力正负号：拉为正、压为负4、轴力图：轴力沿杆件轴线的变化

一拉伸和压缩轴向拉压时的应力正应力σ和轴力FN同号。即拉应力为正，压应力为负。

一拉伸和压缩

一拉伸和压缩轴向拉压时的强度根据强度条件，可以解决三类强度计算问题1、强度校核：2、设计截面：3、确定许可载荷：

二剪切和挤压剪切的工程实例铆钉连接销轴连接平键连接

二剪切和挤压受力特点添加标题作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线很近。剪切和挤压变形变形特点位于两力之间的截面发生相对错动。FFnn（合力）（合力）PP

二剪切和挤压剪切时的内力——剪力剪切时的应力——切应力剪切时的强度条件受力简图

二剪切和挤压挤压时的内力——挤压力挤压时的应力——挤压应力挤压时的强度条件受力简图Fbsσbs*注意挤压面面积的计算平面接触：即为接触面面积圆柱面接触：为半圆柱的正投影面积FF

二剪切和挤压

二剪切和挤压

三圆轴的扭转扭转的工程实例汽车传动轴汽车方向盘

受力特点添加标题圆轴扭转变形变形特点使杆件的横截面绕轴线产生相对转动FF指杆件受到大小相等,方向相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用三圆轴的扭转

圆轴扭转时的外力——外力偶矩直接计算三圆轴的扭转

圆轴扭转时的外力——外力偶矩按输入功率和转速计算已知:轴转速－n转/分钟(r/min)轴传递的功率－P千瓦(kw)求：力偶矩M三圆轴的扭转

圆轴扭转时的内力——扭矩T=Me三圆轴的扭转

扭矩正负号判断右手螺旋法则右手拇指指向外法线方向为正(+),反之为负(-)三圆轴的扭转

三圆轴的扭转

圆轴扭转时的应力——切应力实心轴空心轴三圆轴的扭转

圆轴扭转时的强度已知T、D和[τ]，校核强度已知T和[τ]，设计截面已知D和[τ]，确定许可载荷三圆轴的扭转

例题：传动轴的转速为n=500r/min，主动轮A输入功率P1=400kW，从动轮C，B分别输出功率P2=160kW，P3=240kW。已知[τ]=70MPa，[]=1°/m，G=80GPa。(1)试确定AC段的直径d1和BC段的直径d2；(2)若AC和BC两段选同一直径，试确定直径d；(3)主动轮和从动轮应如何安排才比较合理?解：1.外力三圆轴的扭转

2.扭矩图3.直径d1的选取按强度条件按刚度条件三圆轴的扭转

按刚度条件4.直径d2的选取按强度条件5.选同一直径时三圆轴的扭转

6.将主动轮按装在两从动轮之间受力合理三圆轴的扭转

四直梁的弯曲弯曲的工程实例起重机大梁车削工件

受力特点添加标题在轴线平面内受到外力偶或者垂直于轴线方向的力。弯曲变形变形特点杆的轴线弯曲变形以弯曲变形为主的杆件通常称为梁四直梁的弯曲

梁的载荷与支座变形特点四直梁的弯曲集中载荷分布载荷集中力偶固定铰支座活动铰支座固定端

梁的基本形式变形特点四直梁的弯曲简支梁外伸梁悬臂梁FAxFAyFByFAxFAyFByFAxFAyMA

梁弯曲时的内力——剪力FQ、弯矩M变形特点四直梁的弯曲FQ剪力，平行于横截面的内力合力FQMFNFAy

内力正负判断方法四直梁的弯曲+_左上右下为正；反之为负+_左顺右逆为正；反之为负截面上的剪力对梁上任意一点的矩为顺时针转向时，剪力为正；反之为负。截面上的弯矩使得梁呈凹形为正；反之为负。

梁弯曲时的应力——正应力四直梁的弯曲梁弯曲时的强度计算