机械设计与分析基础课件：机械零件的工作能力分析.pptx

第一节零件轴向拉（压）变形时的工作能力分析;机械零件的工作能力分析概述;失效——机械零件丧失预定的功能或达不到预期要求的性能。;包括：强度、刚度、精度、耐磨性、稳定性和寿命等; 一、轴向拉伸或压缩概念;一、轴向拉伸或压缩概念;工程实例：简易吊车的拉杆CD产生拉伸变形;;;二、内力分析与应力分析;;上述结果推广到有多个轴向外力作用的情形。;规定轴力的正负号：;轴力图——表示轴力随横截面位置变化规律的图形。;例5-1：图示为一双压手铆机的活塞缸示意图。作用于活塞杆上的力分别为F=2.62kN，P1=1.3kN，P2=1.32kN。试求活塞杆上各段横截面上的轴力，并作轴力图。;分别在每两个力之间取截面1-1和2-2。;;（3）画轴力图;2．拉压杆横截面上的正应力;对于等截面直杆，其正应力的计算式为:;三、材料的力学性能;1．低碳钢的力学性能;（1）弹性阶段（OB段）;（2）屈服阶段（BC段）;（3）强化阶段（CD段）;;2．铸铁的力学性能;塑性材料和脆性材料的力学性能主要区别如下：;断面收缩率：;3．许用应力和安全因素;;;四、轴向拉伸（压缩）强度分析实例;拉、压杆三类强度计算问题：;（3）确定许可载荷。;例5-2：某拉紧钢丝绳的张紧器所受的拉力为F=30kN；拉杆和套筒的材料均为Q235A钢，屈服极限σs=235Mpa；拉杆螺纹M20其内径d1=17.29mm，其它尺寸如图所示。若不考虑螺纹旋合段轴力的变化及拉杆端部A处的强度，试校核张紧器的强度。;;（2）分析内力;（3）分析危险截面;（4）确定许用应力;例5-3：一钢木结构的起吊架示意图，AB为木杆，其横截面面积A1=104mm2，许用应力[σ]1=7MPa；BC为钢杆，其横截面面积A2=600mm2，许用应力[σ]2=160MPa。试求最大允许载重W。;;;五、轴向拉伸（压缩）变形简介;绝对变形只表示构件变形大小，不表示其变形程度。

常以线应变来度量杆的变形程度。;可见：;2．泊松比;3．胡克定律;同一种材料的E值为常数，其量纲与应力相同，常用单位：GPa，即109Pa。;例5-4：汽缸的缸体与缸盖用M12的螺栓联接，在装配时必需拧紧。已知，螺栓小径d=10.1mm，拧紧后在计算长度l=80mm内产生的总伸长为△l=0.03mm。螺栓材料的弹性模量E=210GPa。试计算螺栓杆横截面上的拉应力和螺栓联接拧紧时的预紧力。;解：（1）求纵向线应变ε;六、压杆稳定性的概念;试验发现：;压杆失稳——压杆不能保持其原有直线平衡状态而突然变弯的现象。;存在稳定性问题的工程实例;失稳危险性：细长压杆的失稳常发生在其强度破坏之前，而且是瞬间发生的，所以更具危险性。;七、应力集中的概念;截面改变越剧烈，应力集中越严重，局部区域出现的最大应力就越大。;静载荷作用时，应力集中对塑性材料和脆性材料的影响不同：; 一、剪切与挤压的概念; 一、剪切与挤压的概念;铆钉联接;单剪——只有一个剪切面的剪切。;双剪——有两个剪切面的剪切。;受剪杆件的分析：;2．挤压的概念;挤压面——零件上产生挤压变形的表面。;二、剪切与挤压强度分析实例;Ajy的确定：;剪切和挤压强度条件：;注意：

挤压应力是联接件和被联接件之间的相互作用。

当两者材料不同时，应选择其中许用挤压应力较低的材料进行挤压强度校核。;例5-5：已知：轴的直径d=60mm，所选键的尺寸b×h×l=18×11×90(mm)；传递的转矩M=1kN·m；键的材料为45钢，许用切应力[τ]=60MPa，许用挤压应力[σjy]=100MPa。试校核键的强度。;解：（1）计算键所受的外力F;（2）校核剪切强度;（3）校核挤压强度;例5-6：冲床的最大冲剪力F=300kN，将钢板冲出直径d=25mm的孔，若钢板材料的剪切强度极限为τb=360MPa，试所能冲剪钢板的最大厚度t。;解：;一、平面弯曲的概念;一、平面弯曲的概念;弯曲——当杆件受到垂直于杆轴线的外力作用或受到位于轴线所在平面内的力偶作用时，其轴线由直线成为曲线的变形。;弯曲——当杆件受到垂直于杆轴线的外力作用或受到位于轴线所在平面内的力偶作用时，其轴线由直线成为曲线的变形。;工程上常见梁的特点：;工程实际中常见的梁分为三种：;工程实际中常见的梁分为三种：;工程实际中常见的梁分为三种：;二、内力分析与应力分析;由平衡方程，可求得支座反力：FA=FB=F/2。;左段受