零件強(qiáng)度剛度分析基本知識(shí)課件

1、零件強(qiáng)度剛度分析基本知識(shí)課件零件強(qiáng)度剛度分析基本知識(shí)課件參考文獻(xiàn)范欽珊，蔡新編著，工程力學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2019劉慶潭主編，材料力學(xué)教程，機(jī)械工業(yè)出版社，2019其他工程力學(xué)以及材料力學(xué)的相關(guān)書(shū)籍參考文獻(xiàn)范欽珊，蔡新編著，工程力學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，20主要內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 直桿軸向拉伸與壓縮第三節(jié) 剪切第四節(jié) 圓軸扭轉(zhuǎn)第五節(jié) 梁的平面彎曲第六節(jié) 復(fù)雜變形的強(qiáng)度計(jì)算主要內(nèi)容第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述變形：彈性變形、塑性變形強(qiáng)度：零件抵抗破壞的能力。 破壞形式：斷裂、過(guò)大的塑性變形。剛度：零件抵抗變形的能力。 要求零件在受力時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形在允許的限度內(nèi)。 第一節(jié) 概述變形：彈性變形、塑

2、性變形第一節(jié) 概述受力（載荷）種類(lèi)按載荷作用特征分類(lèi) 1、集中載荷 2、分布載荷（均布載荷、非均布載荷）按載荷性質(zhì)分類(lèi) 1、靜載荷 2、動(dòng)載荷第一節(jié) 概述受力（載荷）種類(lèi)第一節(jié) 概述變形的種類(lèi)拉伸及壓縮，如鏈條、皮帶、桁架的拉桿（或壓桿）、立柱。剪切，如螺釘、鉚釘。扭轉(zhuǎn)，如傳動(dòng)軸。彎曲，如各種梁。桿件：長(zhǎng)度方向尺寸橫向尺寸的構(gòu)件。第一節(jié) 概述變形的種類(lèi)第二節(jié) 直桿軸向拉伸與壓縮受力特點(diǎn)：沿直桿軸線受拉或壓力。內(nèi)力：桿件受外力作用發(fā)生變形時(shí)，其內(nèi)部分子間同時(shí)產(chǎn)生抵抗變形的抗力。內(nèi)力與外力互相對(duì)立，互相依存，同時(shí)出現(xiàn)，同時(shí)消失。內(nèi)力求取方法截面法應(yīng)力()：橫截面單位面積上的內(nèi)力。 0，拉應(yīng)力； W

3、2第五節(jié) 梁的平面彎曲提高截面抗彎能力bhbh W1 第五節(jié) 梁的平面彎曲彎曲剛度條件 梁的剛度條件: yFABCC撓度轉(zhuǎn)角第五節(jié) 梁的平面彎曲彎曲剛度條件yFABCC撓度轉(zhuǎn)角第五節(jié) 梁的平面彎曲提高剛度的措施盡量減小梁的跨度（撓度ln ） 。對(duì)于比較細(xì)長(zhǎng)的軸，可加中間支承，以限制梁的變形過(guò)大（注意安裝精度）。在結(jié)構(gòu)許可條件下，盡量用簡(jiǎn)支梁代替懸臂梁，或在懸臂梁下加支撐桿。合理選擇截面形狀，提高慣性矩（工字鋼、空心軸、階梯軸）。第五節(jié) 梁的平面彎曲提高剛度的措施第六節(jié) 復(fù)雜變形的強(qiáng)度計(jì)算復(fù)雜變形 構(gòu)件在兩個(gè)或兩個(gè)以上應(yīng)力下的變形。 力的疊加原理（簡(jiǎn)單變形疊加） 拉伸（或壓縮）與彎曲作用下的變形

4、 扭轉(zhuǎn)與彎曲的聯(lián)合作用 第六節(jié) 復(fù)雜變形的強(qiáng)度計(jì)算復(fù)雜變形IntroductionMechanics of Materials拉-壓剪切IntroductionMechanics of Mater彎曲瑞典馬爾摩的扭轉(zhuǎn)大樓 彎曲瑞典馬爾摩的扭轉(zhuǎn)大樓 截面法求取內(nèi)力在需要求內(nèi)力的截面處，假想用一平面把桿件截開(kāi)分成兩部分。取任一部分為分離體為受力分析對(duì)象，用內(nèi)力代替移去部分對(duì)分離體的作用。按平衡條件求內(nèi)力的大小和方向。FFIIFNFNFFN截面法求取內(nèi)力在需要求內(nèi)力的截面處，假想用一平面把桿件截開(kāi)分例31如圖示，AB桿為鋼桿，其橫截面面積A1 = 6cm2，許用應(yīng)力=140N/mm2；BC桿為木桿，

5、橫截面面積A2 = 300cm2，許用壓應(yīng)力c =3.5N/mm2。求最大許可載荷F。ABC3m4mFBFYXFN1FN2例31如圖示，AB桿為鋼桿，其橫截面面積A1 = 6cm2ABCD鋼板剪切FFFFABCDABCD鋼板剪切FFFFABCD螺栓受剪計(jì)算簡(jiǎn)圖螺栓受剪計(jì)算簡(jiǎn)圖例32圖示螺栓聯(lián)接構(gòu)件承受負(fù)荷830N，已知螺栓材料的許用剪應(yīng)力60N/mm2，求螺栓所需直徑d。剪切力FQ =F/2=415 N 剪切強(qiáng)度條件： 螺栓直徑為：3mm例32圖示螺栓聯(lián)接構(gòu)件承受負(fù)荷830N，已知螺栓材料的許用圓軸扭轉(zhuǎn)變形特征各圓周線的形狀和大小不變，間距不變。各圓周線（橫截面）都繞軸心線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)了某一角度。

6、各縱線都轉(zhuǎn)動(dòng)了（傾斜）同一微小角度（剪切角或切應(yīng)變），小方格發(fā)生歪斜。lM等距的母線和圓周線圓軸扭轉(zhuǎn)變形特征各圓周線的形狀和大小不變，間距不變。lM平面彎曲粱的條件縱向?qū)ΨQ(chēng)面軸線F1F2qFR1FR2彎曲后的軸線對(duì)稱(chēng)軸平面彎曲粱的條件縱向?qū)ΨQ(chēng)面軸線F1F2qFR1FR2彎曲后的xO彎曲粱的內(nèi)力例分析圖示簡(jiǎn)支梁彎曲時(shí)的內(nèi)力。梁跨度l = 5m，外載8000N，距左端A的距離a = 3.2m。 ABCxyalFHAFRAFRBFRAFRA11x22xFQMFQMxFO2880-5120aFQ(x)x0 xM(x)a9.2103符號(hào)判斷xO彎曲粱的內(nèi)力例分析圖示簡(jiǎn)支梁彎曲時(shí)的內(nèi)力。梁跨度l =剪力符

7、號(hào) 剪力對(duì)分離體內(nèi)任意點(diǎn)取矩，順時(shí)針為正，反之為負(fù)。彎矩符號(hào) 彎矩使梁彎曲為凹形時(shí)為正，反之為負(fù)。剪力符號(hào)剪力與彎矩的關(guān)系FRAFQFQFQM(x)M(x)M(x)+dM(x)xdxc剪力與彎矩的關(guān)系FRAFQFQFQM(x)M(x)M(x)+平面彎曲平面假設(shè)中性層平面彎曲平面假設(shè)中性層變形幾何方程變形幾何方程物理方程 在彈性范圍內(nèi)正應(yīng)力與應(yīng)變之間關(guān)系符合胡克定律，即 物理方程 在彈性范圍內(nèi)正應(yīng)力與應(yīng)變之間關(guān)系符合胡克靜力學(xué)關(guān)系橫截面上微內(nèi)力矩的總和等于該面上的彎矩。 靜力學(xué)關(guān)系橫截面上微內(nèi)力矩的總和等于該面上的彎矩。 Fn拉伸(壓縮)與彎曲的聯(lián)合作用FtFr徑向力Fr均布?jí)簯?yīng)力yy圓周力Ft

8、彎曲應(yīng)力FF拉應(yīng)力壓應(yīng)力懸臂梁最大拉應(yīng)力合成應(yīng)力Fn拉伸(壓縮)與彎曲的聯(lián)合作用FtFr徑向力Fr均布?jí)簯?yīng)扭轉(zhuǎn)與彎曲的聯(lián)合作用FTFLXMTXMn力F使軸發(fā)生彎曲彎矩圖力偶矩T使軸發(fā)生扭轉(zhuǎn)扭矩圖合成第三強(qiáng)度理論正應(yīng)力切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)與彎曲的聯(lián)合作用FTFLXMTXMn力F使軸發(fā)生彎曲彎不管是中醫(yī)學(xué)還是西醫(yī)學(xué)，從二者現(xiàn)有的思維方式的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，均是走向現(xiàn)代系統(tǒng)論思維，中醫(yī)藥學(xué)理論與現(xiàn)代科學(xué)體系之間具有系統(tǒng)同型性，屬于本質(zhì)相同而描述表達(dá)方式不同的兩種科學(xué)形式?？赏诂F(xiàn)代系統(tǒng)論思維上實(shí)現(xiàn)交融或統(tǒng)一，（df高血壓958心臟病983u6糖尿病87fr）成為中西醫(yī)在新的發(fā)展水平上實(shí)現(xiàn)交融或統(tǒng)一的支撐點(diǎn)，希冀籍

9、此能給中醫(yī)學(xué)以至生命科學(xué)帶來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇，進(jìn)而對(duì)醫(yī)學(xué)理論帶來(lái)新的革命。編輯本段現(xiàn)代中醫(yī)史（4f腫瘤fbb癌癥yuw3胃癌d65io腸癌.f2tr肺癌65ff）替了事實(shí)認(rèn)識(shí)，決定最終結(jié)果勞而無(wú)功”，因此，中、西醫(yī)學(xué)應(yīng)并存共榮而不必強(qiáng)求統(tǒng)一。 （df4肺炎88gdg青霉素d25f肝炎df6）盡管目前中、西醫(yī)學(xué)還不可能融合成為一種統(tǒng)一的醫(yī)學(xué)模式，但可以獨(dú)立發(fā)展，并存共榮，整合互補(bǔ)。（45傳染病q566丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）緣于現(xiàn)代信息論、（df肺25s血液f369血小板t5172紅血球gdf55m白血球fd2）系統(tǒng)論和控制論的影響，西醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)若僅僅是單純地重視分析而忽略了整

10、體結(jié)構(gòu)和整體功能，無(wú)疑將漸行漸窄。而中醫(yī)講究“感悟”，（4f腫瘤fbb癌癥yuw3胃癌d65io腸癌.f2tr肺癌65ff）未免夾帶有很多主觀因素，難以客觀地定量，定性。若中醫(yī)的診察疾病能參考現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的微觀分析，將辨證與辨病相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)宏觀與微觀的統(tǒng)一，使中醫(yī)診斷客觀化，即把分析與綜合相結(jié)合的方法引入中醫(yī)理、法、方、藥的研究，使二者有機(jī)結(jié)合，互相借鑒、補(bǔ)充，避免各自的片面性、局限性，這將有利于中西醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，（df高血壓958心臟病983u6糖尿病87fr） “和而不同”，多元發(fā)展。近年來(lái)，中醫(yī)藥在防治非典、禽流感和艾滋病方面發(fā)揮的獨(dú)特作用也證實(shí)了二者的有機(jī)結(jié)合，具有肯定的臨床療效。編輯本

11、段東西方醫(yī)學(xué)交融（df高血壓958心臟病983u6糖尿病87fr）不管是中醫(yī)學(xué)還是西醫(yī)學(xué)，從二者現(xiàn)有的思維方式的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，均是走向現(xiàn)代系統(tǒng)論思維，中醫(yī)藥學(xué)理論與現(xiàn)代科學(xué)體系（45傳染病q566丙肝964jo乙肝28jgsx甲肝gh）之間具有系統(tǒng)同型性，屬于本質(zhì)相同而描述表達(dá)方式不同的兩種科學(xué)形式?？赏诂F(xiàn)代系統(tǒng)論思維上實(shí)現(xiàn)交融或統(tǒng)一，成為中西醫(yī)在新的發(fā)展水平上實(shí)現(xiàn)交融或統(tǒng)一的支撐點(diǎn)，希冀籍此能給（df高血壓958心臟病983u6糖尿病87fr）中醫(yī)學(xué)以至生命科學(xué)帶來(lái)良好的發(fā)展機(jī)遇，進(jìn)而對(duì)醫(yī)學(xué)理論帶來(lái)新的革命。編輯本段現(xiàn)代中醫(yī)史（df4肺炎88gdg青霉素d25f肝炎df6）軸心時(shí)代中、西醫(yī)

12、學(xué)的峰巔之作機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過(guò)程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工，并且不引起工件的化學(xué)或物相變化稱(chēng)冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工會(huì)引起工件的化學(xué)或物相變化稱(chēng)熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見(jiàn)有熱處理煅造鑄造和焊接。另外裝配時(shí)常常要用到冷熱處理。例如：軸承在裝配時(shí)往往將內(nèi)圈放入液氮里冷卻使其尺寸收縮，將外圈適當(dāng)加熱使其尺寸放大，然后再將其裝配在一起?；疖?chē)的車(chē)輪外圈也是用加熱的方法將其套在基體上，冷卻時(shí)即可保證其結(jié)合的牢固性（此種方法現(xiàn)在依舊應(yīng)用于某些零部件的轉(zhuǎn)配過(guò)程中）。 機(jī)械加工包

13、括：燈絲電源繞組、激光切割、重型加工、金屬粘結(jié)、金屬拉拔、等離子切割、精密焊接、輥軋成型、金屬板材彎曲成型、模鍛、水噴射切割、精密焊接等。 機(jī)械加工：廣意的機(jī)械加工就是指能用機(jī)械手段制造產(chǎn)品的過(guò)程；狹意的是用車(chē)床（Lathe Machine）、銑床(Milling Machine)、鉆床(Driling Machine)、磨床(Grinding Machine)、沖壓機(jī)、壓鑄機(jī)機(jī)等專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備制作零件的過(guò)程。1959年，Richard P Feynman(1965年諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者)就提出了微型機(jī)械的設(shè)想。1962年第一個(gè)硅微型壓力傳感器問(wèn)世，其后開(kāi)發(fā)出尺寸為50500m的齒輪、齒輪泵、氣動(dòng)

14、渦輪及聯(lián)接件等微機(jī)械。1965年，斯坦福大學(xué)研制出硅腦電極探針，后來(lái)又在掃描隧道顯微鏡、微型傳感器方面取得成功。1987年美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校研制出轉(zhuǎn)子直徑為6012m的利用硅微型靜電機(jī)，顯示出利用硅微加工工藝制造小可動(dòng)結(jié)構(gòu)并與集成電路兼容以制造微小系統(tǒng)的潛力。 微型機(jī)械在國(guó)外已受到政府部門(mén)、企業(yè)界、高等學(xué)校與研究機(jī)構(gòu)的高度重視。美國(guó)MIT、Berkeley、StanfordAT&T的15名科學(xué)家在上世紀(jì)八十年代末提出小機(jī)器、大機(jī)遇：關(guān)于新興領(lǐng)域-微動(dòng)力學(xué)的報(bào)告的國(guó)家建議書(shū)，聲稱(chēng)由于微動(dòng)力學(xué)(微系統(tǒng))在美國(guó)的緊迫性，應(yīng)在這樣一個(gè)新的重要技術(shù)領(lǐng)域與其他國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng)中走在前面，建議中央財(cái)政預(yù)支費(fèi)用

15、為五年5000萬(wàn)美元，得到美國(guó)領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)重視，連續(xù)大力投資，并把航空航天、信息和MEMS作為科技發(fā)展的三大重點(diǎn)。美國(guó)宇航局投資1億美元著手研制發(fā)現(xiàn)號(hào)微型衛(wèi)星，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)把MEMS作為一個(gè)新崛起的研究領(lǐng)域制定了資助微型電子機(jī)械系統(tǒng)的研究的計(jì)劃，從2019年開(kāi)始，資助MIT，加州大學(xué)等8所大學(xué)和貝爾實(shí)驗(yàn)室從事這一領(lǐng)域的研究與開(kāi)發(fā)，年資助額從100萬(wàn)、200萬(wàn)加到1993年的500萬(wàn)美元。1994年發(fā)布的美國(guó)國(guó)防部技術(shù)計(jì)劃報(bào)告，把MEMS列為關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局積極領(lǐng)導(dǎo)和支持MEMS的研究和軍事應(yīng)用，現(xiàn)已建成一條MEMS標(biāo)準(zhǔn)工藝線以促進(jìn)新型元件/裝置的研究與開(kāi)發(fā)。美國(guó)工業(yè)主要

16、致力于傳感器、位移傳感器、應(yīng)變儀和加速度表等傳感器有關(guān)領(lǐng)域的研究。很多機(jī)構(gòu)參加了微型機(jī)械系統(tǒng)的研究，如康奈爾大學(xué)、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)伯克利分校、密執(zhí)安大學(xué)、威斯康星大學(xué)、老倫茲得莫爾國(guó)家研究等。加州大學(xué)伯克利傳感器和執(zhí)行器中心(BSAC)得到國(guó)防部和十幾家公司資助1500萬(wàn)元后，建立了1115m2研究開(kāi)發(fā)MEMS的超凈實(shí)驗(yàn)室。 日本通產(chǎn)省1991年開(kāi)始啟動(dòng)一項(xiàng)為期10年、耗資250億日元的微型大型研究計(jì)劃，研制兩臺(tái)樣機(jī)，一臺(tái)用于醫(yī)療、進(jìn)入人體進(jìn)行診斷和微型手術(shù)，另一臺(tái)用于工業(yè)，對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和原子能設(shè)備的微小裂紋實(shí)施維修。該計(jì)劃有筑波大學(xué)、東京工業(yè)大學(xué)、東北大學(xué)、早稻田大學(xué)和富士通研究所等幾十

17、家單位參加。 歐洲工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家也相繼對(duì)微型系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)進(jìn)行了重點(diǎn)投資，德國(guó)自1988年開(kāi)始微加工十年計(jì)劃項(xiàng)目，其科技部于19901993年撥款4萬(wàn)馬克支持微系統(tǒng)計(jì)劃研究，并把微系統(tǒng)列為本世紀(jì)初科技發(fā)展的重點(diǎn)，德國(guó)首創(chuàng)的LIGA工藝，為MEMS的發(fā)展提供了新的技術(shù)手段，并已成為三維結(jié)構(gòu)制作的優(yōu)選工藝。法國(guó)1993年啟動(dòng)的7000萬(wàn)法郎的微系統(tǒng)與技術(shù)項(xiàng)目。歐共體組成多功能微系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)NEXUS，聯(lián)合協(xié)調(diào)46個(gè)研究所的研究。瑞士在其傳統(tǒng)的鐘表制造行業(yè)和小型精密機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ)上也投入了MEMS的開(kāi)發(fā)工作，1992年投資為1000萬(wàn)美元。英國(guó)政府也制訂了納米科學(xué)計(jì)劃。在機(jī)械、光學(xué)、電子學(xué)等領(lǐng)域列出8個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)。為了加強(qiáng)歐洲開(kāi)發(fā)MEMS的力量，一些歐洲公司已組成MEMS開(kāi)發(fā)集團(tuán)。 目前已有大量的微型機(jī)械或微型系統(tǒng)被研究出來(lái)，例如：尖端直徑為5m的微型鑷子可以?shī)A起一個(gè)紅血球，尺寸為7mm7mm2mm的微型泵流量可達(dá)250l/min能開(kāi)動(dòng)汽車(chē)，在磁場(chǎng)中飛行的機(jī)器蝴蝶，以及集微型速度計(jì)、微型陀螺和信號(hào)處理系統(tǒng)為一體的微型慣性組合(MIMU)。德國(guó)創(chuàng)造了LIGA工藝，制成了懸臂梁、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及微型泵、微型噴嘴、濕度、流量傳感器以及多種光學(xué)器件。美國(guó)加州理工學(xué)院在飛機(jī)翼面粘上相當(dāng)數(shù)量的1mm的微梁