机械构件扭转时的强度计算
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在工程中,尤其在机械中的许多构件,其主要变形是扭转。攻螺纹用的丝锥,钻孔用的钻头等,都是受扭杆件。这里只介绍直圆轴的扭转问
题
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1)外力偶矩的计算、扭矩和扭矩图扭转的受力特点是:杆件两端受到两个在垂直于轴线平面内的力偶作用,两力偶大小相等、转向相反。
由此可见,杆扭转时,其横截面上的内力,是一个在截面平面内的力偶,其力偶矩称为扭矩。
为了使从两段杆上求得的同一截面上的扭矩的正负号相同,可将扭矩的符号作如下规定:采用右手螺旋法侧,如果以右手四指表示扭矩的转向,侧向指的指向离开截面时的扭矩为正,反之,母指指向截面时则扭矩为负。
扭矩正负号规定当轴上同时有几个外力偶矩作用时,杆各截面上的扭矩则须分段求出。为了确定最大扭矩所在位置,以便找出危险截面,在工程中常用一个图形来表示沿轴长各横截面上的扭矩随横截面位置的变化规律,这种图形称为扭矩图。作图方法为:取一直角坐标系,令横坐标平行于轴的轴线,表示横截面的位置,纵坐标表示扭矩的代数值,然后将各横截面的扭矩按代数值标注于坐标上,即得此轴的扭矩图。
2)圆轴扭转时的应力、强度条件圆轴扭转时其横截面上不存在正应力s,仅有垂直于半径方向的剪应力作用。其分布规律是:横截面上任一点处的剪应力的大小与该点到圆心的距离成正比。也就是说,在横截面的圆心处剪应力为零,在周边上剪应力最大。