扭转的强度和刚度计算null第八章 扭转第八章 扭转 第一节 扭转的概念和实例
第二节 扭矩和扭矩图
第三节 圆杆扭转时的应力和变形
第四节 圆杆扭转的强度和刚度计算
本章小结
返回第一节 扭转的概念和实例第一节 扭转的概念和实例受力特点:一对力偶矩相等,转向相反,作用在垂直于杆
轴线的平面内的外力偶。
变形特点:使相邻截面绕杆轴线发生相对旋转变形。
扭转实例:机器传动轴,钻杆,水电站机组中机动轴。返回下一张上一张小结第二节...
null第八章 扭转第八章 扭转 第一节 扭转的概念和实例
第二节 扭矩和扭矩图
第三节 圆杆扭转时的应力和变形
第四节 圆杆扭转的强度和刚度计算
本章小结
返回第一节 扭转的概念和实例第一节 扭转的概念和实例受力特点:一对力偶矩相等,转向相反,作用在垂直于杆
轴线的平面内的外力偶。
变形特点:使相邻截面绕杆轴线发生相对旋转变形。
扭转实例:机器传动轴,钻杆,水电站机组中机动轴。返回下一张上一张小结第二节 扭矩和扭矩图第二节 扭矩和扭矩图一、外力偶矩:
返回下一张上一张小结null
二、内力------扭矩
1.截开:
2.代替:
扭矩Mn-----当杆受到外
力偶矩作用而发生扭转变形
时,在杆横截面上将同时产
生相应内力矩,称为扭矩。
记为: Mn
扭矩符号规定:
右手螺旋定则。
3.平衡:返回下一张上一张小结null三、扭矩计算与扭矩图作法:
例1、试作如图示机器传动轴的扭矩图,已知轴的转速
,
主动轮1 的功率
三个 从动轮2、3、4的
功率 分别为
返回下一张上一张小结解:1. 求外力偶:null 如图d,根据平衡条件:
(3)从扭矩图(e)可以看出,最大扭矩发生于3,1 段内,且
返回下一张上一张小结(2)根据外力偶矩,计算扭矩:
如图b所示,根据平衡条件:
同理:如图c,根据平衡条件:null 第三节 圆杆扭转时的应力和变形 一 实心圆杆的扭转
1 观察变形现象:
2 变形现象:
(1)纵线在变形后近似为直线,
但相对于原位置转了一个 角。
(2)环线变形后仍相互平行,产生了剪应变。
3 推论:
(1)圆杆在扭转后横截面保持为垂直杆轴线的平面,
且大小、形状不变,半径为直线。
(2)用纵线和环线截取的单元体处于纯剪切状态。
(3)圆杆的横截面上只有剪应力作用,方向垂直于半径。返回下一张上一张小结null二 剪应力计算:
1 几何关系:
2 物理关系:
3 静力关系:
扭转剪应力公式:返回下一张上一张小结null
三 截面极惯性矩 ;抗扭截面模量
对圆截面:
对圆环截面:返回下一张上一张小结null第四节 圆杆扭转的强度和刚度计算
一 强度计算:
1 强度条件:
塑性材料:
脆性材料:
2 强度计算的三个方面:
a 强度校核
b 截面选择
c 许可荷载确定返回下一张上一张小结null例1 如图为一钢圆轴,两端受外力偶m的作用,已知m=2.5
KN.m,直径d=60m,许用应力为60MPa。试校核该轴的强度。
解:(1 )计算扭矩 ,
由平衡条件,得
(2) 校核强度
由公式 ,得
所以,满足强度要求。返回下一张上一张小结null例2 如图为某汽车传动轴简图,传递的最大力矩m=1.5KN.m,
轴为无缝钢管,外径D=90mm,厚T=2.5mm,已知许用剪应
力 ,试校核该轴的强度。返回下一张上一张小结解:1. 求扭矩Mn. 取脱离体如图(b).
由平衡条件 得:2. 强度校核 由公式
式中 是空心圆截面的抗扭截面模量
将 ,代入上式,
得
所以 该轴满足强度条件。null二 刚度计算:
(1)刚度条件:
一般规定
精密机器的轴
一般传动轴
精度要求不高的轴
(2)刚度计算的三方面:
a刚度校核
b荷载确定
c截面选择 返回下一张上一张小结null例 1 如图示其机器传动轴。已知轮B的输入功率
轮A、C、D的输出功率为
轴的转速n=500r/min,许用剪应力
剪切弹性模量G=80Gpa.试设计轴的直径。
解(1)计算外力偶矩:
返回下一张上一张小结null(2)作扭矩图 用截面法,计算各段扭矩
AB段扭矩
BC段扭矩
CD段扭矩
其最大扭矩的绝对值为返回下一张上一张小结(3)由强度条件,得
故求得直径为null(4)由刚度条件,得
故求得直径为
按刚度要求取轴的直径为返回下一张上一张小结本章小结本章小结(一)扭转是杆件四种基本变形之一,本章主要计论圆截面等
直 杆的扭转。
(二)扭转时杆所受的外力是作用在垂直于杆轴线平面内的外
力 偶。变形的特征是杆件的横截面绕杆轴线作相对运
动。
(三) 扭转时杆件横截面上的内力,可用截面法求得。它是
作用 在横截面所在平面的内力偶,称为扭矩。返回下一张上一张小结null(四) 圆轴扭转时,变形符合平面假设。由此可得变形的几
何关系,再用剪切胡克定律和静力关系,便可以导出
圆轴扭转时横载面上的剪应力公式
和变形公式
应用这两个公式进一步可得出圆轴扭转时的强度,刚
度条件为
返回下一张上一张小结null(五)用强度,刚度条件解决实际部题的步骤
1)求出轴上外力偶矩;
2)计算扭矩和作出扭矩图;
3)分析危险截面;
4)列出危险截面的强度、刚度条件并进行计算。返回下一张上一张小结
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