5-5圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件

§5-5圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件課時(shí)計(jì)劃：講授2學(xué)時(shí)教學(xué)目標(biāo)：1．理解圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布；2．掌握?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件。教材分析:1．重點(diǎn)為圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件；2．難點(diǎn)為利用強(qiáng)度條件解決工程中的強(qiáng)度問題。教學(xué)設(shè)計(jì)：本節(jié)課的主要內(nèi)容是講解圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件及其應(yīng)用。重點(diǎn)為圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件，在之前所講圓軸扭轉(zhuǎn)變形的基礎(chǔ)上引出扭轉(zhuǎn)變形的強(qiáng)度條件，并通過對(duì)教材例題的講解，使學(xué)生在此過程中進(jìn)一步理解，進(jìn)而學(xué)會(huì)用其解決校核強(qiáng)度、設(shè)計(jì)截面和確定許用載荷三類常見工程中梁的強(qiáng)度問題。第1學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：一、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力分布為定性分析應(yīng)力，觀察扭轉(zhuǎn)變形，在圓軸表面畫橫線條和縱線條。橫線條是橫截面的外輪廓圓周線；縱線條和軸線平行。兩端受外力偶，觀察該圓軸扭轉(zhuǎn)的變形現(xiàn)象：縱線條傾斜，不再和軸線平行；橫線條仍是圓周線，其形狀及相互間的距離都沒有變化。橫線條仍是圓周線,說明橫截面仍保持平面。各橫線條間距不變,說明沒有伸縮變形,橫截面沒有正應(yīng)力；縱線條傾斜,說明縱橫線交點(diǎn)沿圓周移動(dòng),各橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng),相鄰截面間繞軸線旋轉(zhuǎn)錯(cuò)動(dòng),有切應(yīng)力。橫截面保持平面,說明截面直徑仍直線,直徑上各點(diǎn)錯(cuò)動(dòng)量與其到圓心距離成正比,切應(yīng)力也線比例分布。T T?∣τ= .τ= max ?/^ ； IppIW二—PR≡S-1網(wǎng)圖曲的極慣性熔翔理耨戳面熊j?計(jì)JI公式就面形狀非魏件卻■（轉(zhuǎn)糊而整放式中口.尋作業(yè)布置：習(xí)題5-5：1?5題。第2學(xué)時(shí)教學(xué)內(nèi)容：二、圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件要使圓軸具有足夠的強(qiáng)度，必須要求最大切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力。則圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件為：Tτ=_≤[τ]max?/^p對(duì)于等截面圓軸，最大切應(yīng)力是在最大扭矩的截面上；對(duì)于變截面的圓軸，要綜合考慮扭矩和截面尺寸，通過計(jì)算才能確定最大的切應(yīng)力。例題5-11 空心圓軸的外徑D二80mm，內(nèi)徑d=60mm，材料的許用切應(yīng)力[τ]=60MPa。轉(zhuǎn)速幾=120r/min，傳遞功率P=50KW。（1）試校核空心圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。（2）若改用材料相同、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相等的實(shí)心圓軸，試設(shè)計(jì)其截面尺寸。（3）比較兩種圓軸的重量。解：外力偶矩：M=9550P=9550X50-=3980N?mn 120①校核空心圓軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度T=M=3980N?mW=吧（一a4）=314X803P16 1680T=68688mm3?=工=3980X103=57.9MPaJ］強(qiáng)度足夠maxW68688p②計(jì)算實(shí)心軸徑d題目要求實(shí)心軸和空心軸的強(qiáng)度相等，即工作應(yīng)力最大值相等。因扭矩T及材料相同，根據(jù)強(qiáng)度公式，要求Wp相同，即：Wpπd3πD3161668688mm3實(shí)一a4得」 68688X16d=3；-實(shí)3 3.14=70.5mm③比較兩軸重量比（材料長(zhǎng)度相同，重量比等于截面積比）-空=A實(shí)M2一d2）4空π~—d24實(shí)D2—d2 空d2實(shí)802一60270.52=0.563=56.300A由此可知，在材料和長(zhǎng)度相同的情況下，空心圓軸比實(shí)心圓軸的重量輕，因?yàn)閳A軸截面應(yīng)力分布不均勻,邊緣切應(yīng)力最大,實(shí)心截面圓心附近切應(yīng)力很小,材料沒有得到充分利用。空心圓軸的材料集中的截面邊緣，應(yīng)力都接近許用切應(yīng)力，材料得到充分利用。作業(yè)布置：習(xí)題5-5：6、7、8題。教學(xué)反思：通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握?qǐng)A軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件及其應(yīng)用。重點(diǎn)為圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件，在扭轉(zhuǎn)變形的基礎(chǔ)上引出扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件，并通過對(duì)教材例題的講解，使學(xué)生在此過程中進(jìn)一步理解，進(jìn)而學(xué)會(huì)用其解決校核強(qiáng)度、設(shè)計(jì)截面和確定許用載荷三類常見工程中梁的強(qiáng)度問題。在教學(xué)的過程中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)之前所學(xué)章節(jié)的內(nèi)容掌握情況不是很好，應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行鞏固與復(fù)習(xí)。在利用強(qiáng)度條件解決力學(xué)問題的工程中，應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的習(xí)慣，當(dāng)解題出現(xiàn)困難時(shí)，應(yīng)耐