中職汽修構(gòu)件的承載能力課件

本章教學(xué)內(nèi)容：

拉伸與壓縮剪切與擠壓扭轉(zhuǎn)梁的彎曲壓桿穩(wěn)定返回項(xiàng)目二構(gòu)件的承載能力分析2023/2/412、剪切返回由大小相等、方向相反、相互平行且非?？拷囊粚?duì)力所引起，表現(xiàn)為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。如連接件中的螺栓和銷(xiāo)釘受力后的變形（圖1-11）。2023/2/423、扭轉(zhuǎn)返回由大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都垂直于桿軸的一對(duì)力偶所引起，表現(xiàn)為桿件的任意兩個(gè)橫截面發(fā)生繞軸線的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。2023/2/434、彎曲返回由垂直于桿件軸線的橫向力，或由作用于包含桿軸的縱向平面內(nèi)的一對(duì)大小相等、方向相反的力偶所引起的，表現(xiàn)為桿件軸線由直線變?yōu)槭芰ζ矫鎯?nèi)的曲線。桿件同時(shí)發(fā)生幾種基本變形，稱(chēng)為組合變形。2023/2/445.1直桿軸向拉伸與壓縮的概念返回拉伸和壓縮：由大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的一對(duì)力所引起。2023/2/455.2直桿拉伸、壓縮的計(jì)算返回1.內(nèi)力：由于構(gòu)件變形，從而引起相鄰部分材料間力圖恢復(fù)原有形狀而產(chǎn)生的相互作用力。例1：求圖示受拉力P作用桿件上的內(nèi)力。解：在桿件上作任一橫截面m-m，取左段部分，并以?xún)?nèi)力的合力代替右段對(duì)左段的作用力。由平衡條件∑FX=0得：N-P=0，則N=P(拉力）若取右段部分，同理得N=P(拉力）2023/2/46返回2、截面法--假想用截面把構(gòu)件分成兩部分，以顯示并確定內(nèi)力的方法。（1）截面的兩側(cè)必定出現(xiàn)大小相等，方向相反的內(nèi)力；（2）被假想截開(kāi)的任一部分上的內(nèi)力必定與外力相平衡當(dāng)外力沿著桿件的軸線作用時(shí)，桿件截面上只有一個(gè)與軸線重合的內(nèi)力分量，該內(nèi)力（分量）稱(chēng)為軸力，一般用N表示。2023/2/47用截面法求內(nèi)力可歸納為四個(gè)字返回(1)截：欲求某一橫截面的內(nèi)力，沿該截面將構(gòu)件假想地截成兩部分。(2)?。喝∑渲腥我獠糠譃檠芯繉?duì)象，而棄去另一部分。(3)代：用作用于截面上的內(nèi)力，代替棄去部分對(duì)留下部分的作用力。(4)平：建立留下部分的平衡條件，由外力確定未知的內(nèi)力。2023/2/483、拉伸與壓縮的軸力圖返回（1）軸力的符號(hào)：習(xí)慣上規(guī)定為拉伸軸力N為正；壓縮軸力N為負(fù)。(2)軸力圖:可用圖線表示軸力沿軸線變化的情況。一般以桿軸線為橫坐標(biāo)表示截面位置，縱軸表示軸力大小。例2：求圖示受力作用階梯軸上的內(nèi)力。截面法求內(nèi)力2023/2/49例題返回例3：求如圖示桿件的內(nèi)力，并作軸力圖。解：（1）計(jì)算各段內(nèi)力（2）繪制軸力圖注意兩個(gè)問(wèn)題：

1）求內(nèi)力時(shí)，外力不能沿作用線隨意移動(dòng)（如P2沿軸線移動(dòng)）。因?yàn)椴牧狭W(xué)研究的對(duì)象是變形體，不是剛體，力的可傳性原理的應(yīng)用是有條件的。

2）截面不能剛好截在外力作用點(diǎn)處（如通過(guò)C點(diǎn)）。2023/2/410練習(xí)返回5-1：試求圖示各桿1-1、2-2、3-3截面上的軸力，并作軸力圖2023/2/4115、3材料在拉伸和壓縮時(shí)的力學(xué)性能返回1、低碳鋼的力學(xué)性能標(biāo)準(zhǔn)試件：標(biāo)距l(xiāng)與直徑d的比例分為10與5；設(shè)備：拉力機(jī)或全能機(jī)及相關(guān)的測(cè)量、記錄儀器。

低碳鋼拉伸圖（P-△l）彈性階段（oa）屈服階段（bc）強(qiáng)化階段（ce）縮頸斷裂階段（df)2023/2/4122、鑄鐵壓縮應(yīng)力—應(yīng)變曲線返回（1）曲線沒(méi)有明顯的直線部分，應(yīng)力較小時(shí)，近似認(rèn)為符合胡克定律。（2）曲線沒(méi)有屈服階段；

（3）鑄鐵材料抗壓性能遠(yuǎn)好于抗拉性能，工程中常用鑄鐵作受壓桿件，而不做受拉桿件。2023/2/413

任務(wù)6剪切與擠壓6.1剪切和擠壓的概念6.2剪切和擠壓的計(jì)算練習(xí)題返回2023/2/4146.1剪切和擠壓的概念

剪切：剪切變形是桿件的基本變形之一。它是指桿件受到一對(duì)垂直于桿軸方向的大小相等、方向相反、作用線相距很近的外力作用，使桿軸在這對(duì)作用力之間的截面沿外力方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)或錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)。擠壓：在兩構(gòu)件的接觸面上，互相壓緊會(huì)產(chǎn)生局部受壓，稱(chēng)為擠壓。2023/2/4FQ—剪力。1、剪切的計(jì)算=FQ/AA-剪切面積,圓截面:A=d2/4返回2023/2/4166.2剪切和擠壓的計(jì)算—剪切應(yīng)力。1）、剪切應(yīng)力2）、剪切強(qiáng)度條件[]-材料的許用剪切應(yīng)力=FQ/A≤[]b-材料的剪切強(qiáng)度極限返回2023/2/417例題d≥3.4cmt≤1.04cm例2：圖示沖床，PMAX=400kN，沖頭[]=400MPa，沖剪鋼板b=360MPa，設(shè)計(jì)沖頭的最小直徑值及鋼板厚度最大值。返回2023/2/418bs=Fbs/AbsAbs-有效擠壓面積圓截面:AP=dt返回2023/2/419Fbs-擠壓面上傳遞擠壓力bs-單位面積上的擠壓應(yīng)力2、擠壓的計(jì)算1）、擠壓應(yīng)力擠壓強(qiáng)度條件：[bs]-材料許用擠壓應(yīng)力=1.5-2.5)[]例3：截面為正方形的兩木桿的榫接頭如圖所示。已知木材的順紋許用擠壓應(yīng)力[]P=8MPa，順紋許用剪切應(yīng)力[]=1MPa，順紋許用拉應(yīng)力[]=10MPa。若P=40kN，作用于正方形形心，試設(shè)計(jì)b、a及l(fā)。b≥114mm,l≥351mm,a≥44mm返回2023/2/420bs=Fbs/Abs≤[bs]2）、擠壓的強(qiáng)度條件

任務(wù)7：扭轉(zhuǎn)一、扭矩

二、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的切應(yīng)力練習(xí)題返回2023/2/4217.2

扭矩與扭矩圖返回1、外力偶矩的計(jì)算外力偶矩、功率和轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：m=9550×N/n(N.m)N——傳遞的功率，單位為KW)2023/2/422n——軸的轉(zhuǎn)速，單位為r/min)2、扭矩與扭矩圖返回

(1)扭矩--扭轉(zhuǎn)軸橫截面的內(nèi)力偶矩,用截面法求。

如圖由∑mx=0，可得T-m=0A-A截面上扭矩:T=Me

扭矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定為：按右手螺旋法則，矢量離開(kāi)截面為正，指向截面為負(fù)。

(2)扭矩圖--表示桿件各橫截面上扭矩變化規(guī)律的圖形。該圖一般以桿件軸線為橫軸表示橫截面位置，縱軸表示扭矩大小和指向。2023/2/423例題返回例1：傳動(dòng)軸如圖所示，主動(dòng)輪A輸入功率NA=65KW，從動(dòng)輪B、C、D輸出功率分別為NB=15KW,NC=30KW，ND=20KW，軸的轉(zhuǎn)速為n=300r/min。試畫(huà)出軸的扭矩圖。TA=9550NA/n=1592N.mTB=TC=447.5N.mTD=637N.m2023/2/424練習(xí)返回7-1：作圖示各桿的扭矩圖6-2：試作圖示等直桿的扭矩圖，并寫(xiě)出TMAX2023/2/425

任務(wù)8：直梁彎曲

一、梁的平面彎曲二、純彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力練習(xí)題返回2023/2/4268.1梁的平面彎曲返回1、彎曲：桿件在通過(guò)軸線的縱向平面內(nèi)，受到垂直于其軸線的外力或外力偶的作用，使桿件的軸線變成曲線，這種變形稱(chēng)為彎曲。2、梁：通常以彎曲為主要變形的構(gòu)件稱(chēng)為梁。2023/2/427梁的基本形式返回簡(jiǎn)支梁：一端為固定鉸支座，而另一端為可動(dòng)鉸支座的梁懸臂梁：一端為固定端，另一端為自由端的梁外伸梁：簡(jiǎn)支梁的一端或兩端伸出支座之外的梁2023/2/4288.2純彎曲時(shí)梁橫截面上的正應(yīng)力返回8.2.1、剪力和彎矩---剪力是橫截面切向分布內(nèi)力的合力；彎矩M是橫截面法向分布內(nèi)力的合力偶矩。(1)用截面法，根據(jù)靜力平衡求內(nèi)力∑FY=0:FQ=FRA-P1∑M0=0:M+F（X-a）-FRAX=0M=FRAX-F（X-a）

2023/2/4298.2.2、純彎曲的正應(yīng)力返回（1）變形規(guī)律平面假設(shè)----梁變形后，其橫截面仍保持平面，并垂直于變形后梁的軸線，只是繞著梁上某一軸轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度。橫線（m-m,n-n）仍是直線，只是發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，但仍與縱線（a-a，b-b）正交?？v線（a-a,b-b）彎曲成曲線，且梁的一側(cè)伸長(zhǎng)，另一側(cè)縮短。

梁的各縱向?qū)踊ゲ粩D壓，即梁的縱截面上無(wú)正應(yīng)力作用2023/2/430返回中性層---根據(jù)平面假設(shè)梁彎曲后，其縱向?qū)右徊糠之a(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，另一部分則產(chǎn)生縮短變形，二者交界處存在既不伸長(zhǎng)也不縮短的一層。中性軸---中性層與橫截面的交線。橫截面上位于中性軸兩側(cè)的各點(diǎn)分別承受拉應(yīng)力或壓應(yīng)力；中性軸上各點(diǎn)的應(yīng)力為零。2023/2/431返回（2）彎曲強(qiáng)度條件WZ---抗彎截面系數(shù)2023/2/432矩形截面圓柱截面

園環(huán)形截面常見(jiàn)截面慣性矩與抗彎截面系數(shù)返回2023/2/433返回例1：如圖所示空氣操作桿，右端受力F1=8.5KN，1-1，2-2截面形裝相同，均為h/b=3的矩形，若[]=50MPa，試求。1-1，2-2截面尺寸2023/2/4342.梁的彎曲強(qiáng)度（1）.強(qiáng)度校核