材料力学扭转精品课件

1、材料力学扭转1第1页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四标题第四章 扭 转4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图4-1、概述4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算4-4、圆轴扭转时的变形计算4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算4-6、材料扭转时的力学性质4-7、圆柱形密圈螺旋弹簧的应力和变形4-8、矩形截面杆自由扭转理论的主要结果4-9、扭转超静定问题2第2页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四一、概述汽车传动轴4-1、概述3第3页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四汽车方向盘4-1、概述4第4页，共41页，2022年，5月20日，2

2、2点0分，星期四丝锥攻丝4-1、概述5第5页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四 扭转变形是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,使杆件的横截面绕轴线产生转动。 受扭转变形杆件通常为轴类零件，其横截面大都是圆形的。所以本章主要介绍圆轴扭转。4-1、概述6第6页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四直接计算4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图1.外力偶矩二、外力偶矩 扭矩和扭矩图7第7页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四按输入功率和转速计算电机每秒输入功：外力偶作功完成：已知轴转速n 转/分钟输出功率Pk 千瓦求：力偶矩M

3、e4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图8第8页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四T = Me2.扭矩和扭矩图4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图9第9页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四T = Me4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图10第10页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图11第11页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图12第12页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四扭矩正负规定右手螺旋法则右手拇指指向外法线方向为 正(+),反之为 负(-)4-2、外

4、力偶矩 扭矩和扭矩图13第13页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四扭矩图4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图14第14页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四解:(1)计算外力偶矩由公式Pk/n4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图例题4-115第15页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四(2)计算扭矩(3) 扭矩图4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图16第16页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩图17第17页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四1、切应力计算令抗扭截面系数4-3、圆轴扭转时截面

5、上的应力计算18第18页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四2. Ip 与 Wp 的计算实心轴4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算19第19页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四空心轴令则4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算20第20页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四实心轴与空心轴 Ip 与 Wp 对比4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算21第21页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四已知：P7.5kW, n=100r/min,最大切应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径

6、d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。解： 首先由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩实心轴4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算例题4-222第22页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四已知：P7.5kW, n=100r/min,最大切应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比 = 0.5。二轴长度相同。求: 实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。空心轴d20.5D2=23 mm4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算23第23页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四确定实心轴与空心轴的重量之比空心轴D246 mmd223 mm 实心轴d

7、1=45 mm 长度相同的情形下，二轴的重量之比即为横截面面积之比：4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算24第24页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四已知：P114kW,P2= P3=P1/2，n1=n2=120r/min,z1=36,z3=12;d1=70mm, d 2=50mm, d3=35mm. 求:各轴横截面上的最大切应力。P1=14kW, P2= P3= P1/2=7 kWn1=n2= 120r/min解：1、计算各轴的功率与转速M1=T1=1114 N.mM2=T2=557 N.mM3=T3=185.7 N.m2、计算各轴的扭矩4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算例

8、题4-3325第25页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四3、计算各轴的横截面上的 最大切应力4-3、圆轴扭转时截面上的应力计算326第26页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四相对扭转角抗扭刚度四、圆轴扭转时的变形计算4-4、圆轴扭转时的变形计算27第27页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四1. 等截面圆轴：2. 阶梯形圆轴：4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算五、圆轴扭转时的强 刚度设计28第28页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四单位长度扭转角扭转刚度条件许用单位扭转角 4-5、圆轴扭转时的强度

9、条件 刚度条件 圆轴的设计计算29第29页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四扭转强度条件扭转刚度条件已知T 、D 和，校核强度已知T 和， 设计截面已知D 和，确定许可载荷已知T 、D 和/，校核刚度已知T 和/，设计截面已知D 和/，确定许可载荷4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算30第30页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算例题4-431第31页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四 传动轴的转速为n=500r/min，主动轮A 输入功率P1=400kW，从动轮C

10、，B 分别输出功率P2=160kW，P3=240kW。已知=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 4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算例题4-532第32页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四 2.扭矩图 按刚度条件 3.直径d1的选取 按强度条件 4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算33第33页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四 按刚度条件 4.直径d2

11、的选取 按强度条件 5.选同一直径时4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算34第34页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四 6.将主动轮按装在两从动轮之间受力合理4-5、圆轴扭转时的强度条件 刚度条件 圆轴的设计计算35第35页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四六、材料扭转时的力学性质4-6、材料扭转时的力学性质36第36页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四4-8、矩形截面杆自由扭转理论的主要结果37第37页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四自由扭转约束扭转截面翘曲不受约束各截面翘曲不同4-8、矩形截面杆自由扭转理论的主要结果38第38页，共41页，2022年，5月20日，22点0分，星期四开口/闭口薄壁杆件扭转比较4-8、矩形截面杆自由扭转理论的主要结果39第