第三章机械零件工作能力计算基础.ppt

3.1 机械零件工作能力及其基本变形形式3.2 机械零件的内力分析3.3 机械零件的应力应变分析3.4 机械零件的承载能力计算3.5 强度理论基础;3．1 机械零件工作能力及其基本变形形式;2、基本变形形式 机械零件在不同的外力作用下，将产生不同形式的变形。主要的受力和变形有如下几种： （1）拉伸与压缩 （2）剪切 （3）扭转 （4）弯曲 ;P;两种截面法;例3-1 设一杆轴线同时受力P1,P2,P3的作用，其作用点分别为A、C、B,求杆的 轴力。;T;Me--作用在轴上的外力偶矩，单位为牛顿?米（N?m)； N--轴传递的功率，单位为千瓦(kW)； n--轴的转速，单位为转/分(r/min)。;扭矩图 在工程实际中常用一个图形 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。;例3-2 图所示为一装岩机的后车轴，NK=10?5kW，n=680r/min,画出车轴的扭矩图。;（2）计算扭矩 求AB段的扭矩时，可在AB段内用截面1-1将轴截开，以T1表示截面的扭矩，设其转向为正，取左段为研究对象如图，由平衡条件;实际工程中的弯曲问题;对称弯曲 工程中的梁，其横截面通常都有一纵向对称轴。该对称轴与梁的轴线组成梁的纵向对称面。外力或外力偶作用在梁的纵向对称平面内，则梁变形后的轴线在此平面内弯曲成一平面曲线，这种弯曲称为对称弯曲。 ;3.2.3 弯曲内力;符号规定;解：（1）首先取整个梁为研究对象，画受力分析图，由平衡方程求出梁的支座反力为：;3.2.3 弯曲内力;梁横截面上的剪力和弯矩是随截面的位置而变化的，其变化规律， 可以用坐标 x 表示横截面沿梁轴线的位置，将梁各横截面上的剪力 和弯矩表示为坐标 x 的函数，即：;解：（1）列剪力方程和弯矩方程 由平衡方程;解:(1)求支座反力 在求此梁横截面上的剪力或弯矩时,无论截取哪一边的梁为研究对象,其上的外力都不可避免地包括一个支座反力,因此须先求出梁的支座反力。由于q是单位长度上的载荷,所以梁上的总载荷为ql,又因梁左右对称,可知两个支座反力相等,由此得: ;(3) 画剪力图和弯矩图 由剪力方程可知剪力图为一直线,且在x=0处,Q=ql/2,x=l处,Q=-ql/2.由此可画出梁的剪力图如图(c)所示.由弯矩方程可知弯矩图为一抛物线,在x=0和x=l处,M=0;在x=l/2,M=ql2/8.再适当确定几点后可作弯矩图如图(d)所示.由剪力图及弯矩图可见,在靠近两支座的横截面上剪力的绝对值最大,为 ;内力在截面上的聚集程度，以分布在单位面积上的内力来衡量它，称为应力。 单位：帕斯卡（Pa），或 kPa, Mpa, GPa 1Pa=1N/m2, 1Mpa=106Pa 1GPa=103MPa=109Pa ;例3-6 压下螺旋, 求右图螺旋中的最大正应力;(1)纵向变形;1.低碳钢拉伸时的机械性质 （1）弹性阶段 去外力后变形完全消失的性质称为弹性。;强化阶段的加工硬化或冷作硬 化现象;（4）局部变形阶段 在某一小段的范围内，横截面面 积出现局部迅速收缩，称为颈缩 现象。 材料拉断后的塑性变形程度，称 为材料的伸长率或延伸率。;2.其它材料拉伸时的机械性质;3. 材料压缩时的机械性质; 与塑性材料相反，脆性材料压缩的性质与拉伸时有较大区别。铸铁压缩时的应力-应变曲线与拉伸时的应力-应变曲线相比，其抗压强度远比抗拉强度高，约为抗拉强度的2~5倍。铸铁压缩时也有较大的塑性变形，其破坏形式为沿45o 左右的斜面断裂。;;;3.3.3 许用应力和安全系数;3.3.3 许用应力和安全系数;1 应力计算;3.3.4 圆轴扭转时的应力与变形;3.3.4 圆轴扭转时的应力与变形;既不伸长也不缩短的纤维面，称为中性层，中性层与横截面的交线称为中性轴。;距离中性轴y处的正应力计算公式为： ;3．4 机械零件的承载能力计算;3.4.1 机械零件的失效形式与设计准则;3.4.1 机械零件的失效形式与设计准则;对于轴向拉伸和压缩的杆件应满足的条件是：;例3-7 上料小车。每根钢丝绳的拉力Q=105KN，拉杆的面积A=60?100mm2 材 料为A3钢，安全系数n=4。试校核拉杆的强度。;（1）剪切的实用计算 设两块钢板用螺栓连接，如图所示，当两钢板受拉时，螺栓的受力情况如图 所示。若螺栓上作用的力P过大，螺栓可能沿着两力间的截面m-m被剪断，这 个截面叫做剪切面。;Q——剪力。 A----剪切面面积;P----挤压面上的挤压力 Aj----挤压面面积;例3-8 挖掘机减速器齿轮轴为平键连接 b=28mm,h=16mm,P=12.1kN,l2=70mm,R=14mm,键[?]=87MPa， 轮毂