任务2-2 构件的强度分析课件讲解

任务2.2汽车构件的强度分析

任务2.1拉伸与压缩的强度分析

任务描述1任务分析

任务目标知识目标鉴定标准1.正确认识拉伸与压缩的受力及变形特点2.能校核受拉伸或压缩构件的强度1.拉伸与压缩的概念2.内力、应力的计算方法3.拉伸与压缩时的强度计算应知：拉伸与压缩的概念及内力、应力的计算方法应会：准确校核构件受拉伸或压缩时的强度2任务实施3相关知识1.拉伸与压缩的概念承受拉伸与压缩变形的杆件称为拉杆或压杆,杆件沿轴向方向产生伸长变形，这种变形称为轴向拉伸，反之称为轴向压缩。特点：

作用在杆件上的外力是大小相等方向相反的拉力或压力，其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。4受力简图为：FF拉伸FF压缩受力特点：一对大小相等，方向相反，作用线与杆件的轴线重合的力。方向：指向杆件受力特点：一对大小相等，方向相反，作用线与杆件的轴线重合的力。方向：背离杆件相关知识52.内力的计算内力：杆件受到外力作用而变形时，其内部材料的颗粒之间，因相对位置改变而产生的相互作用力.注：当内力达到一定限度时，分子间再也不能维持互相的联系时，杆件便发生断裂。相关知识6内力的计算是分析构件强度、刚度、稳定性等问题的基础。求内力的一般方法是截面法。(1)截面法的基本步骤：①切：②取：③代：④平：根据研究对象的平衡条件确定内力的方向和大小在所求内力的截面处，假想地用截面将杆件一分为二。取一部分做研究对象。其弃去部分对留下部分的作用，用作用在截开面上相应的内力（力或力偶）代替。（一律标背离截面）7例如：截面法求N。

APP简图APPPAN切：取：平：代：PA∑F=0N-P=0N=P8(2)轴力内力的合力N的作用线垂直于横截面，也必然与杆的轴线重合，这样的内力称轴力。(3)轴力的正负号规定:

N

方向离开截面,为正轴力(拉力)N为正NNN

方向指向截面,为负轴力(压力)N为负NN93.应力的计算针对两根材料相同但截面面积不同的杆件施加拉力，若拉力相同，则两杆轴力相同，但随着拉力不断增加，横截面面积小的杆件必然先断，这说明杆件的强度与横截面面积的大小有关，横截面面积越小，轴力在横截面上就分布的越集中，人们把内力在横截面上分布的密集度，即横截面单位面积上的内力称为应力。10在拉（压）杆中，横截面上的应力为正应力，横截面上各点的应力大小相等，其计算公式为：114.拉伸（压缩）时的强度计算工程中对各种材料都规定了其所能承担的最大应力值，称为材料的许用应力，用符号表示。为保证构件具有足够的强度，必须使构件的最大工作应力不超过材料的许用应力，即12任务2.2剪切与挤压时的强度分析任务描述13任务分析任务目标知识目标鉴定标准1.正确认识剪切与挤压的受力及变形特点2.能校核受剪切或挤压构件的强度1.剪切与挤压的概念2.剪切与挤压的实用计算3.剪切与挤压的强度计算应知：剪切与挤压的概念及应力计算方法应会：准确校核构件受剪切或挤压时的强度14任务实施15任务实施16相关知识1.剪切与挤压的概念

汽车上常会有构件如铆钉、螺栓、销等受到一对大小相等，方向相反、作用线相距很近的外力作用，这时构件将产生剪切和挤压变形。

铆钉连接螺栓连接17剪切变形的特点是位于两作用力之间的构件横截面发生相对错动，发生相对错动的面称为剪切面。挤压的变形特点是两构件在相互传递压力的接触面上产生塑性变形，发生挤压变形的接触表面称为挤压面。18nn（合力）（合力）PP以铆钉为例：①受力特点：构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近（差一个几何平面）的平行力系作用。②变形特点：构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动。2.剪切实用计算(1)受力特点和变形特点19nn（合力）（合力）PP③剪切面：构件将发生相互的错动面，如n–n

。④剪切面上的内力：内力—剪力Q

，其作用线与剪切面平行。PnnQ剪切面20实用计算方法：根据构件的破坏可能性，采用能反映受力基本特征，并简化计算的假设，计算其名义应力，然后根据直接试验的结果，确定其相应的许用应力，以进行强度计算。适用：构件体积不大，真实应力相当复杂情况，如连接件等。实用计算假设：假设剪应力在整个剪切面上均匀分布，等于剪切面上的平均应力。(2)剪切实用计算21(1)剪切面--AQ：错动面。

剪力--Q：剪切面上的内力。(2)名义剪应力--

：(3)剪切强度条件（准则）：nn（合力）（合力）PPPnnQ剪切面工作应力不得超过材料的许用应力。22(1)挤压力―Pjy

：接触面上的合力。挤压：构件局部面积的承压现象。挤压力：在接触面上的压力，记Pjy。假设：挤压应力在有效挤压面上均匀分布。3.挤压实用计算23(2)挤压面积：接触面在垂直Pjy方向上的投影面的面积。(3)挤压强度条件（准则）：

工作挤压应力不得超过材料的许用挤压应力。挤压面积24任务2.3轴扭转时的强度分析任务描述25任务分析任务目标知识目标鉴定标准1.正确认识轴扭转时的受力及变形特点2.能进行轴扭转时的强度计算1.轴扭转的概念2.扭矩的计算方法3.轴扭转时的强度计算方法应知：轴扭转的概念及扭矩计算方法应会：准确校核轴扭转时的强度26任务实施27相关知识1.圆轴扭转的概念汽车上有很多发生扭转的构件，例如传递发动机动力的传动轴，传递转向扭矩的转向轴。另外，如图2.11中所示的螺丝刀亦是扭转变形实例。28如图2.12所示，这些发生扭转构件的受力特点是：在杆件的两端作用两个大小相等、转向相反，且作用面与轴线垂直的力偶。其变形特点是：杆件各横截面都绕轴线作相对转动，这种变形形式称为扭转。可以把发生扭转的杆件称为轴，这里只研究轴的扭转问题。MM29外力偶矩与功率和转速的关系T=9549P(kW)

n(r/min)

(N.m)2.扭矩的计算30扭转时的内力称为扭矩，截面上的扭矩与作用在轴上的外力偶矩组成平衡力系。扭矩求解仍然使用截面法,即：扭矩大小等于该截面一侧所有外力偶矩的代数和，计算公式为：符号由右手螺旋法则判定：以四指握向表示旋向，拇指指向背离截面为正，指向截面为负。31圆轴扭转的切应力计算公式：最大切应力公式扭转圆轴的横截面上切应力分布规律3.圆轴扭转强度计算32圆轴扭转时横截面上的最大切应力当＝max时，＝max

max=MxWpWp=

maxIpWp

扭转截面系数33截面的极惯性矩与扭转截面系数Ip＝

d432Wp=

d316Ip＝

D

432(1-

4)Wp=

D

316(1-

4)

=d/D对于实心圆截面对于圆环截面34任务2.4梁弯曲时的强度分析任务描述

一矩形截面梁，其截面的高宽之比好h/b=2，在相同的受力条件下，梁截面竖放合理还是平放合理？任务分析

任务目标知识目标鉴定标准1.正确认识梁弯曲时的受力及变形特点2.能进行梁弯曲时的强度计算1.直梁弯曲的概念2.弯矩的计算方法3.直梁弯曲时的强度计算方法应知：直梁弯曲的概念及弯矩计算方法应会：准确校核直梁弯曲时的强度35任务实施36弯曲变形是指杆的轴线由直线变成曲线，以弯曲变形为主的杆件称为梁。梁的受力特点是在轴线平面内受到力偶矩或垂直于轴线方向的外力的作用。弯曲变形相关知识1.直梁弯曲的概念如果梁上所有的外力都作用于梁的纵向对称平面内，则变形后的轴线将在纵向对称平面内完成一条平面曲线。这种弯曲称为平面弯曲。

37相