材料力学扭转课件_第1页
材料力学扭转课件_第2页
材料力学扭转课件_第3页
材料力学扭转课件_第4页
材料力学扭转课件_第5页
已阅读5页,还剩32页未读 继续免费阅读

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、第3章 扭转杆件的强度与刚度计算 第3章 扭转杆件的强度与刚度计算 3-4 圆轴扭转时的应力计算和强度设计3-5 圆杆扭转时的变形计算与刚度设计3-1 扭转的概念和工程实例 3-3 薄壁圆筒的扭转纯剪切3-2 轴的扭矩与扭矩图3.2 轴的扭矩与扭矩图3-4 圆轴扭转时的应力计算和强度设计3-5 圆杆扭转时螺丝刀杆工作时受扭。 Me主动力偶阻抗力偶3-1扭转的概念和工程实例 一、工程实例螺丝刀杆工作时受扭。 Me主动力偶阻抗力偶3-1扭转的汽车方向盘的转动轴工作时受扭。3-1扭转的概念和工程实例 汽车方向盘的转动轴工作时受扭。3-1扭转的概念和工程实例 3-1扭转的概念和工程实例 3-1扭转的概

2、念和工程实例 3-1扭转的概念和工程实例 3-1扭转的概念和工程实例 受力特点:杆两端作用着大小相等、方向相反的力偶,且力 偶作用面垂直于杆的轴线。变形特点:杆任意两截面绕轴线发生相对转动。主要发生扭转变形的杆轴。 Me主动力偶阻抗力偶二、概念: 扭转的受力特点和变形特点3-1扭转的概念和工程实例 受力特点:杆两端作用着大小相等、方向相反的力偶,且力变形特点3-2 轴的扭矩与扭矩图3-2 轴的扭矩与扭矩图一、外力偶矩的计算外力偶矩:一般有三种情况给出:1、直接给出作用在轴上的外力偶矩的大小2、通过外力平移计算得出3、通过电机给轴所传递的功率和轴的转速计算得出:3-2 轴的扭矩与扭矩图nMe2M

3、e1Me3主动轮传动轮传动轮一、外力偶矩的计算外力偶矩:一般有三种情况给出:1、直接给出力偶矩在单位时间内所作之功即为功率P,有 其中Me为外力偶矩;为转动的角速度;P为传递的功率。 假设n为轴每分钟的转数,用r/min(周/分)表示。考虑到:1 kWl000 Nm/s,上式可以改写为 3-2 轴的扭矩与扭矩图力偶矩在单位时间内所作之功即为功率P,有 其中Me为外力偶矩其中功率P的单位为kW; Ps的单位为Ps(马力)每秒钟输入的功每秒钟输出的功若给出功率单位为马力(1千瓦1.36马力),则 3-2 轴的扭矩与扭矩图千瓦周/分钟其中功率P的单位为kW; Ps的单位为Ps(马力)每秒钟输入圆轴受

4、扭时其横截面上的内力偶矩称为扭矩,用符号T 表示。 扭矩大小可利用截面法来确定。11TTMe Me AB11BMe AMe 11x二、扭转杆件的内力扭矩3-2 轴的扭矩与扭矩图圆轴受扭时其横截面上的内力偶矩称为扭矩,用符号T 表示。 三、扭矩的符号规定:按右手螺旋法则判断。右手的四指代表扭矩的旋转方向,大拇指代表其矢量方向,若其矢量方向与截面的外法线方向相同,则扭矩规定为正值,反之为负值T+T-3-2 轴的扭矩与扭矩图三、扭矩的符号规定:按右手螺旋法则判断。右手的四指代表扭矩的四、内力图(扭矩图)表示构件各横截面扭矩沿轴线变化的图形。横坐标: 轴线横纵坐标: 相应横截面上的扭矩正值画在上侧,负

5、值画在下侧3-2 轴的扭矩与扭矩图四、内力图(扭矩图)表示构件各横截面扭矩沿轴线变化的图形。横例题1 一传动轴如图所示,其转速 n = 300 r/min ,主动轮A输入的功率为P1 = 500 kW . 若不计轴承摩擦所耗的功率,三个从动轮输出的功率分别为P2 = 150 kW 、P3 = 150 kW 及 P4 = 200 kW. 试做扭矩图.Me4ABCDMe1Me2Me3n例题13-2 轴的扭矩与扭矩图例题1 一传动轴如图所示,其转速 n = 300 r/mi解:计算外力偶矩Me4ABCDMe1Me2Me3n例题13-2 轴的扭矩与扭矩图解:计算外力偶矩Me4ABCDMe1Me2Me3

6、n例题13BCxMe2Me3T2ABCDMe1Me3Me222Me4Me2x计算 CA 段内任横一截面 2-2 截面上的扭矩 .假设 T 2为正值.结果为负号,说明T 2 应是负值扭矩由平衡方程同理,在 BC 段内例题13-2 轴的扭矩与扭矩图BCxMe2Me3T2ABCDMe1Me3Me222Me4M在 AD 段内注意:若假设扭矩为正值,则扭矩的实际符号与计算符号相同.作出扭矩图从图可见,最大扭矩在 CA段内.ABCD1133Me4Me1Me3Me2Me4T3例题13-2 轴的扭矩与扭矩图478095606370+_在 AD 段内注意:若假设扭矩为正值,则作出扭矩图从图可见, 圆轴受有四个绕

7、轴线转动的外加力偶,各力偶的力偶矩的大小和方向均示于图中,其中力偶矩的单位为Nm,尺寸单位为mm。试:画出圆轴的扭矩图。 例题23-2 轴的扭矩与扭矩图 圆轴受有四个绕轴线转动的外加力偶,各力偶的力偶矩的大小例题23-2 轴的扭矩与扭矩图例题23-2 轴的扭矩与扭矩图例题23-2 轴的扭矩与扭矩图例题23-2 轴的扭矩与扭矩图3-3 薄壁圆筒的扭转纯剪切3-3 薄壁圆筒的扭转纯剪切R0 :平均半径d :壁厚(d R0 /10)3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切pqpq剪应变 直角改变量一、薄壁圆筒横截面上的切应力实验:R0 :平均半径3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切pqpq剪应3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切观察

8、:表明:横截面上无正应力,只有切应力; (为什么?)切应力方向垂直半径或与圆周相切. (为什么?)圆周各点处切应力的方向于圆周相切,且数值相等,近似的认为沿壁厚方向各点处切应力的数值无变化。圆周线形状、大小、间距不变,各圆周线只是绕轴线转动了一个角度。纵向线沿着轴向长度不变,倾斜了同一个角度,小方格变成了平行四边形。3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切观察:表明:横截面上无正应力,扭转薄壁圆筒的切应力:3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切横截面上的切应力和外力扭矩构成平衡力系:?剪力扭转薄壁圆筒的切应力:3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切横截面da其中:求解:3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切da其中:求解:3-3薄壁圆筒的扭转

9、纯剪切ttOxyzdxdzdytt单元体转动平衡 SMz = 0 tdxdzdy - tdydzdx = 0剪应力互等定理 t = t3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切二、剪应力互等定理ttOxyzdxdzdytt单元体转动平衡 SMz = 3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切在相互垂直的两个平面上的剪应力的数值大小相等,方向:同时指向(同时背离)两截面的交线。剪应力互等定理纯剪切单元体:单元体平面上只有切应力而无正应力,则称为纯剪切单元体.dabcttttttOxyzdxdzdytt3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切在相互垂直的两个平面上的剪应力ABCDCDj : 截面扭转角扭转剪切应变原来垂直的两棱边夹角改变一个微

10、量称为剪切应变tCDttt三、应变3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切ABCDCDj : 截面扭转角扭转剪切应变原来垂直的两棱边关系?mG实验!剪切胡克定律:G:剪切模量 = GE, G, 关系:3-3薄壁圆筒的扭转纯剪切在弹性范围内切应力与切应变成正比关系。关系?mG实验!剪切胡克定律:G:剪切模量 = G试样:塑性材料(低碳钢) 薄壁圆管或圆筒脆性材料(铸铁) 实心圆筒 低碳钢铸铁扭转实验与扭转破坏现象 试样:塑性材料(低碳钢) 薄壁圆管或圆筒脆性材料(铸铁) 低碳钢:沿横截面剪断,断口比较光滑、平整。 铸铁:沿45螺旋面断开,断口呈细小颗粒状。 扭转实验与扭转破坏现象 低碳钢:沿横截面剪断,断口比较光滑、平整。 铸铁:沿试验结果表明,低碳钢的剪应力与剪应变关系曲线上,类似于拉伸正应力与正应变关系曲线,存在弹性、屈服、强化(无颈缩现象)三个主要阶段。屈服极限和强度极限分别用s和b表示。 对于铸铁,整个扭转过程,都没有明显的线弹性阶段和塑性阶段,最后发生脆性断裂。其强度极限用b表示。屈服极限强度极限 强度极限 扭转实验与扭转破坏现象 试验结果表明,低碳钢的剪应力与剪应变关系曲线上,类似于拉伸正谢 谢 !谢 谢 !例:画轴力图与扭矩图(m:单位长度的力偶矩, q:单位长度的轴力)。练习题q例:画轴力图与扭矩图(m:单位长度的力偶矩, q:单位长度的例:画扭矩

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论