零件强度刚度分析基本知识课件

1、零件强度刚度分析基本知识课件零件强度刚度分析基本知识课件参考文献范钦珊，蔡新编著，工程力学，机械工业出版社，2019刘庆潭主编，材料力学教程，机械工业出版社，2019其他工程力学以及材料力学的相关书籍参考文献范钦珊，蔡新编著，工程力学，机械工业出版社，20主要内容第一节 概述第二节 直杆轴向拉伸与压缩第三节 剪切第四节 圆轴扭转第五节 梁的平面弯曲第六节 复杂变形的强度计算主要内容第一节 概述第一节 概述变形：弹性变形、塑性变形强度：零件抵抗破坏的能力。 破坏形式：断裂、过大的塑性变形。刚度：零件抵抗变形的能力。 要求零件在受力时所产生的弹性变形在允许的限度内。 第一节 概述变形：弹性变形、塑

2、性变形第一节 概述受力（载荷）种类按载荷作用特征分类 1、集中载荷 2、分布载荷（均布载荷、非均布载荷）按载荷性质分类 1、静载荷 2、动载荷第一节 概述受力（载荷）种类第一节 概述变形的种类拉伸及压缩，如链条、皮带、桁架的拉杆（或压杆）、立柱。剪切，如螺钉、铆钉。扭转，如传动轴。弯曲，如各种梁。杆件：长度方向尺寸横向尺寸的构件。第一节 概述变形的种类第二节 直杆轴向拉伸与压缩受力特点：沿直杆轴线受拉或压力。内力：杆件受外力作用发生变形时，其内部分子间同时产生抵抗变形的抗力。内力与外力互相对立，互相依存，同时出现，同时消失。内力求取方法截面法应力()：横截面单位面积上的内力。 0，拉应力； W

3、2第五节 梁的平面弯曲提高截面抗弯能力bhbh W1 第五节 梁的平面弯曲弯曲刚度条件 梁的刚度条件: yFABCC挠度转角第五节 梁的平面弯曲弯曲刚度条件yFABCC挠度转角第五节 梁的平面弯曲提高刚度的措施尽量减小梁的跨度（挠度ln ） 。对于比较细长的轴，可加中间支承，以限制梁的变形过大（注意安装精度）。在结构许可条件下，尽量用简支梁代替悬臂梁，或在悬臂梁下加支撑杆。合理选择截面形状，提高惯性矩（工字钢、空心轴、阶梯轴）。第五节 梁的平面弯曲提高刚度的措施第六节 复杂变形的强度计算复杂变形 构件在两个或两个以上应力下的变形。 力的叠加原理（简单变形叠加） 拉伸（或压缩）与弯曲作用下的变形

4、 扭转与弯曲的联合作用 第六节 复杂变形的强度计算复杂变形IntroductionMechanics of Materials拉-压剪切IntroductionMechanics of Mater弯曲瑞典马尔摩的扭转大楼 弯曲瑞典马尔摩的扭转大楼 截面法求取内力在需要求内力的截面处，假想用一平面把杆件截开分成两部分。取任一部分为分离体为受力分析对象，用内力代替移去部分对分离体的作用。按平衡条件求内力的大小和方向。FFIIFNFNFFN截面法求取内力在需要求内力的截面处，假想用一平面把杆件截开分例31如图示，AB杆为钢杆，其横截面面积A1 = 6cm2，许用应力=140N/mm2；BC杆为木杆，

5、横截面面积A2 = 300cm2，许用压应力c =3.5N/mm2。求最大许可载荷F。ABC3m4mFBFYXFN1FN2例31如图示，AB杆为钢杆，其横截面面积A1 = 6cm2ABCD钢板剪切FFFFABCDABCD钢板剪切FFFFABCD螺栓受剪计算简图螺栓受剪计算简图例32图示螺栓联接构件承受负荷830N，已知螺栓材料的许用剪应力60N/mm2，求螺栓所需直径d。剪切力FQ =F/2=415 N 剪切强度条件： 螺栓直径为：3mm例32图示螺栓联接构件承受负荷830N，已知螺栓材料的许用圆轴扭转变形特征各圆周线的形状和大小不变，间距不变。各圆周线（横截面）都绕轴心线相对转动了某一角度。

6、各纵线都转动了（倾斜）同一微小角度（剪切角或切应变），小方格发生歪斜。lM等距的母线和圆周线圆轴扭转变形特征各圆周线的形状和大小不变，间距不变。lM平面弯曲粱的条件纵向对称面轴线F1F2qFR1FR2弯曲后的轴线对称轴平面弯曲粱的条件纵向对称面轴线F1F2qFR1FR2弯曲后的xO弯曲粱的内力例分析图示简支梁弯曲时的内力。梁跨度l = 5m，外载8000N，距左端A的距离a = 3.2m。 ABCxyalFHAFRAFRBFRAFRA11x22xFQMFQMxFO2880-5120aFQ(x)x0 xM(x)a9.2103符号判断xO弯曲粱的内力例分析图示简支梁弯曲时的内力。梁跨度l =剪力符

7、号 剪力对分离体内任意点取矩，顺时针为正，反之为负。弯矩符号 弯矩使梁弯曲为凹形时为正，反之为负。剪力符号剪力与弯矩的关系FRAFQFQFQM(x)M(x)M(x)+dM(x)xdxc剪力与弯矩的关系FRAFQFQFQM(x)M(x)M(x)+平面弯曲平面假设中性层平面弯曲平面假设中性层变形几何方程变形几何方程物理方程 在弹性范围内正应力与应变之间关系符合胡克定律，即 物理方程 在弹性范围内正应力与应变之间关系符合胡克静力学关系横截面上微内力矩的总和等于该面上的弯矩。 静力学关系横截面上微内力矩的总和等于该面上的弯矩。 Fn拉伸(压缩)与弯曲的联合作用FtFr径向力Fr均布压应力yy圆周力Ft

8、弯曲应力FF拉应力压应力悬臂梁最大拉应力合成应力Fn拉伸(压缩)与弯曲的联合作用FtFr径向力Fr均布压应扭转与弯曲的联合作用FTFLXMTXMn力F使轴发生弯曲弯矩图力偶矩T使轴发生扭转扭矩图合成第三强度理论正应力切应力扭转与弯曲的联合作用FTFLXMTXMn力F使轴发生弯曲弯不管是中医学还是西医学，从二者现有的思维方式的发展趋势来看，均是走向现代系统论思维，中医药学理论与现代科学体系之间具有系统同型性，属于本质相同而描述表达方式不同的两种科学形式。可望在现代系统论思维上实现交融或统一，（df高血压958心脏病983u6糖尿病87fr）成为中西医在新的发展水平上实现交融或统一的支撑点，希冀籍

9、此能给中医学以至生命科学带来良好的发展机遇，进而对医学理论带来新的革命。编辑本段现代中医史（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）替了事实认识，决定最终结果劳而无功”，因此，中、西医学应并存共荣而不必强求统一。 （df4肺炎88gdg青霉素d25f肝炎df6）尽管目前中、西医学还不可能融合成为一种统一的医学模式，但可以独立发展，并存共荣，整合互补。（45传染病q566丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）缘于现代信息论、（df肺25s血液f369血小板t5172红血球gdf55m白血球fd2）系统论和控制论的影响，西医学的发展趋势若仅仅是单纯地重视分析而忽略了整

10、体结构和整体功能，无疑将渐行渐窄。而中医讲究“感悟”，（4f肿瘤fbb癌症yuw3胃癌d65io肠癌.f2tr肺癌65ff）未免夹带有很多主观因素，难以客观地定量，定性。若中医的诊察疾病能参考现代医学的微观分析，将辨证与辨病相结合，实现宏观与微观的统一，使中医诊断客观化，即把分析与综合相结合的方法引入中医理、法、方、药的研究，使二者有机结合，互相借鉴、补充，避免各自的片面性、局限性，这将有利于中西医学的优势互补，（df高血压958心脏病983u6糖尿病87fr） “和而不同”，多元发展。近年来，中医药在防治非典、禽流感和艾滋病方面发挥的独特作用也证实了二者的有机结合，具有肯定的临床疗效。编辑本

11、段东西方医学交融（df高血压958心脏病983u6糖尿病87fr）不管是中医学还是西医学，从二者现有的思维方式的发展趋势来看，均是走向现代系统论思维，中医药学理论与现代科学体系（45传染病q566丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）之间具有系统同型性，属于本质相同而描述表达方式不同的两种科学形式。可望在现代系统论思维上实现交融或统一，成为中西医在新的发展水平上实现交融或统一的支撑点，希冀籍此能给（df高血压958心脏病983u6糖尿病87fr）中医学以至生命科学带来良好的发展机遇，进而对医学理论带来新的革命。编辑本段现代中医史（df4肺炎88gdg青霉素d25f肝炎df6）轴心时代中、西医

12、学的峰巅之作机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工，并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。另外装配时常常要用到冷热处理。例如：轴承在装配时往往将内圈放入液氮里冷却使其尺寸收缩，将外圈适当加热使其尺寸放大，然后再将其装配在一起。火车的车轮外圈也是用加热的方法将其套在基体上，冷却时即可保证其结合的牢固性（此种方法现在依旧应用于某些零部件的转配过程中）。 机械加工包

13、括：灯丝电源绕组、激光切割、重型加工、金属粘结、金属拉拔、等离子切割、精密焊接、辊轧成型、金属板材弯曲成型、模锻、水喷射切割、精密焊接等。 机械加工：广意的机械加工就是指能用机械手段制造产品的过程；狭意的是用车床（Lathe Machine）、铣床(Milling Machine)、钻床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、冲压机、压铸机机等专用机械设备制作零件的过程。1959年，Richard P Feynman(1965年诺贝尔物理奖获得者)就提出了微型机械的设想。1962年第一个硅微型压力传感器问世，其后开发出尺寸为50500m的齿轮、齿轮泵、气动

14、涡轮及联接件等微机械。1965年，斯坦福大学研制出硅脑电极探针，后来又在扫描隧道显微镜、微型传感器方面取得成功。1987年美国加州大学伯克利分校研制出转子直径为6012m的利用硅微型静电机，显示出利用硅微加工工艺制造小可动结构并与集成电路兼容以制造微小系统的潜力。 微型机械在国外已受到政府部门、企业界、高等学校与研究机构的高度重视。美国MIT、Berkeley、StanfordAT&T的15名科学家在上世纪八十年代末提出小机器、大机遇：关于新兴领域-微动力学的报告的国家建议书，声称由于微动力学(微系统)在美国的紧迫性，应在这样一个新的重要技术领域与其他国家的竞争中走在前面，建议中央财政预支费用

15、为五年5000万美元，得到美国领导机构重视，连续大力投资，并把航空航天、信息和MEMS作为科技发展的三大重点。美国宇航局投资1亿美元着手研制发现号微型卫星，美国国家科学基金会把MEMS作为一个新崛起的研究领域制定了资助微型电子机械系统的研究的计划，从2019年开始，资助MIT，加州大学等8所大学和贝尔实验室从事这一领域的研究与开发，年资助额从100万、200万加到1993年的500万美元。1994年发布的美国国防部技术计划报告，把MEMS列为关键技术项目。美国国防部高级研究计划局积极领导和支持MEMS的研究和军事应用，现已建成一条MEMS标准工艺线以促进新型元件/装置的研究与开发。美国工业主要

16、致力于传感器、位移传感器、应变仪和加速度表等传感器有关领域的研究。很多机构参加了微型机械系统的研究，如康奈尔大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、密执安大学、威斯康星大学、老伦兹得莫尔国家研究等。加州大学伯克利传感器和执行器中心(BSAC)得到国防部和十几家公司资助1500万元后，建立了1115m2研究开发MEMS的超净实验室。 日本通产省1991年开始启动一项为期10年、耗资250亿日元的微型大型研究计划，研制两台样机，一台用于医疗、进入人体进行诊断和微型手术，另一台用于工业，对飞机发动机和原子能设备的微小裂纹实施维修。该计划有筑波大学、东京工业大学、东北大学、早稻田大学和富士通研究所等几十

17、家单位参加。 欧洲工业发达国家也相继对微型系统的研究开发进行了重点投资，德国自1988年开始微加工十年计划项目，其科技部于19901993年拨款4万马克支持微系统计划研究，并把微系统列为本世纪初科技发展的重点，德国首创的LIGA工艺，为MEMS的发展提供了新的技术手段，并已成为三维结构制作的优选工艺。法国1993年启动的7000万法郎的微系统与技术项目。欧共体组成多功能微系统研究网络NEXUS，联合协调46个研究所的研究。瑞士在其传统的钟表制造行业和小型精密机械工业的基础上也投入了MEMS的开发工作，1992年投资为1000万美元。英国政府也制订了纳米科学计划。在机械、光学、电子学等领域列出8个项目进行研究与开发。为了加强欧洲开发MEMS的力量，一些欧洲公司已组成MEMS开发集团。 目前已有大量的微型机械或微型系统被研究出来，例如：尖端直径为5m的微型镊子可以夹起一个红血球，尺寸为7mm7mm2mm的微型泵流量可达250l/min能开动汽车，在磁场中飞行的机器蝴蝶，以及集微型速度计、微型陀螺和信号处理系统为一体的微型惯性组合(MIMU)。德国创造了LIGA工艺，制成了悬臂梁、执行机构以及微型泵、微型喷嘴、湿度、流量传感器以及多种光学器件。美国加州理工学院在飞机翼面粘上相当数量的1mm的微梁