桿件的內力分析課件

1、第二章桿件的內力分析第二章桿件的內力分析 軸向拉壓時橫截面上 的內力和內力圖 軸向拉壓時橫截面上桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件1-1軸向拉伸和壓縮的概念 所謂的軸向拉伸和壓縮是指作用于桿件上的外力合力的作用線與桿件的軸線重合時，桿件沿著軸線方向發(fā)生的伸長或縮短。 一、基本概念：F拉桿FF壓桿F1-1軸向拉伸和壓縮的概念 所謂的軸向拉伸和 1、受力特點：外力或外力合力的作用線與桿軸線重合 2、變形特點：軸向伸長或縮短二、舉例說明：ABBC拉桿壓桿計算簡圖目錄二力直桿 1、受力特點：外

2、力或外力合力的作用線與桿軸線FFFFFFFF一.軸力及軸力圖軸力的概念（1）舉例FF11一.軸力及軸力圖軸力的概念（1）舉例FF11 用截面法將桿件分成左右兩部分，取左邊為研究對象F利用 軸方向的平衡可得 ：N1F11F 用截面法將桿件分成左右兩部分，取左邊為研究對象 因F力的作用線與桿件的軸線重合，故，由桿件處于平衡狀態(tài)可知，內力合力的作用線也必然與桿件的軸線相重合。 結論（2）定義：上述內力的合力N就稱為軸力 （其作用線因與桿件的軸線重合而得名）。 F11F 因F力的作用線與桿件的軸線重合，故，由桿件處取右邊為研究對象F利用 軸方向的平衡可得 ：N1F11F取右邊為研究對象F利用 軸方向的

3、平衡可得 ：N1F11FN1F11FFN1FN1F11FFN12.軸力正負號規(guī)定：壓縮時的軸力為負，即壓力為負。 規(guī)定引起桿件拉伸時的軸力為正，即拉力為正；正負2.軸力正負號規(guī)定：壓縮時的軸力為負，即壓力為負。 規(guī)定FN1F11FFN1FN1F11FFN1（1）作法：B、選一個坐標系，用其橫坐標表示橫截面的位置，縱 坐標表示相應截面上的軸力； （2）舉例： A、用截面法求出各段軸力的大??；3.軸力圖C、拉力繪在 軸的上側，壓力繪在 軸的下側。 （1）作法：B、選一個坐標系，用其橫坐標表示橫截面的位置，縱10kN5kN5kNABC黑板講X軸軸力5kN5kN軸力圖優(yōu)點：當保證軸向長度一致時，可以方

4、便讀出任意截面處軸力值。10kN5kN5kNABC黑板講X軸軸力5kN5kN軸力圖優(yōu)10kN25kN15kNABC10kN15kN10kNABC15kN10kN25kN15kNABC10kN15kN10kNABC用截面法求出各段軸力用單位：KN 選一個坐標系，用其橫坐標表示橫截面的位置，縱坐標表示相應截面上的軸力。拉力繪在x軸的上側，壓力繪在x軸的下側。 根據軸力圖的作法即可畫出軸力圖單位：KN 選一個坐標系，用其橫坐標拉力繪在x軸的上側，根單位：KN 簡易法作軸力圖正單位：KN 簡易法作軸力圖正20kN10kN30kN10kN30kN20kN20kN30kN10kN20kN軸力圖20kN10

5、kN30kN10kN30kN20kN20kN3040kN45kN35kN30kN10kN40kN45kN35kN30kN10kN40kN45kN35kN30kN10kN40kN45kN35思考題 在畫軸力圖之前，能否使用靜力學中學過的力的平移原理將力平移后再作軸力圖？FFFF思考題 在畫軸力圖之前，能否使用靜力學中學過的 軸向扭轉時橫截面上 的內力和內力圖 軸向扭轉時橫截面上桿件的內力分析課件連接汽車方向盤的軸連接汽車方向盤的軸桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件桿件的內力分析課件 2.2 扭轉的概念FFM一、引例目錄主要研究對象:以圓截面(實心圓截面或空心圓截面)桿。此外，所研究的問題限于桿

6、在線彈性范圍內工作的情況。 2.2 扭轉的概念FFM一、引例目錄主要研究對象:以圓截 作用于桿件上的外力，為兩個大小相等、方向相反、且作用平面垂直于桿件軸線的力偶時，桿件中任意兩個橫截面即會發(fā)生繞桿件軸線相對轉動，這種形式的變形就稱為扭轉變形。 二、概念受力特征：桿受一對大小相等、方向相反的力偶，力偶作用面 垂直于軸線。變形特征：橫截面繞軸線轉動。MeMe 作用于桿件上的外力，為兩個大小相等、方向相反2-2 外力偶矩的計算 扭矩和扭矩圖一、外力偶矩的計算 在工程實踐中，外力偶矩往往不是直接給出的。而直接給出的往往都是軸所傳遞的功率和軸的轉速。例如：下圖中，外力偶矩沒有給出，給出的僅僅是電動機的

7、轉速和輸出的功率。如果我們要分析傳動軸中某點處的應力情況，首先必須知道A端皮帶輪上的外力偶矩，下面我們來看看如何根據電動機的轉速和輸出功率來求解外力偶矩Me的大小。 AB2-2 外力偶矩的計算 扭矩和扭矩圖一、外力偶矩的計算已知：電動機通過皮帶輪輸給AB軸的功率為P千瓦。AB軸 的轉速n轉/分。則： 電動機每秒鐘所作的功為：（a）設電動機通過皮帶輪作用于AB軸上的外力偶矩為Me則：Me在每秒內完成的功為：(b)已知：電動機通過皮帶輪輸給AB軸的功率為P千瓦。AB軸則： 由于Me所作的功也就是電動機通過皮帶輪給AB軸輸入的功故：如果功率P以馬力為單位，代入c式則可得：將(a)、(b)兩式代入上式

8、，于是求得：（Nm） (c)（Nm） 由于Me所作的功也就是電動機通過皮帶輪給AB軸輸例1、 傳動軸如圖所示，主動輪A輸入功率PA=50kW，從動輪B、C、D輸出功率分別為PB=PC=15kW，PD=20kW，軸的轉速n=300r/min，計算各輪上所受的外力偶矩。 解：計算外力偶矩BCADMAMBMCMD例1、 傳動軸如圖所示，主動輪A輸入功率PA=50kW，從主動輪上外力偶矩的轉向與軸的轉動方向相同， 從動輪上外力偶矩的轉向與軸的轉動方向相反 。三、扭矩的計算和扭矩圖：二、外力偶矩轉向的確定： 1、扭矩：橫截面上的內力： (T)TTT=T主動輪上外力偶矩的轉向與軸的轉動方向相同，三、扭矩的

9、計算和扭（1）聯系扭轉變形來規(guī)定扭矩符號：桿因扭轉使某一段內的縱向母線有變成右手螺旋的趨勢時，則該截面上的扭矩為正，反之為負。（2）右手螺旋法則：若按右手螺旋法則把Mn表示為矢量，當矢量方向與截面的外法線方向一致時，為正，反之為負。 2、扭轉正、負號的規(guī)定：TTT=T（1）聯系扭轉變形來規(guī)定扭矩符號：桿因扭轉使某一段內的縱向母 3、扭矩的計算 例2、 傳動軸如圖所示，主動輪A輸入功率PA=50kW，從動輪B、C、D輸出功率分別為PB=PC=15kW，PD=20kW，軸的轉速n=300r/min，計算各段軸上所受的扭矩。 解：根據例1的計算結果可知各輪上的外力偶矩分別為：BCADMAMBMCMD

10、112233 3、扭矩的計算 例2、 傳動軸如圖所示，主動輪A輸入功率 應用截面法將橫截面1-1處假想的截開為二，如圖，并保留左半部分為研究對象MB11xT1xBCMBMC1122T2 應用截面法將橫截面1-1處假想的截開為二，如圖DMD33T3xBCA 橫截面3-3處的扭矩T3也可以利用33截面左邊的受力平衡來解決。MAMBMC112233DMD33T3xBCA 橫截面3-3處的扭矩T34、扭矩圖：用來表示受扭桿件橫截面上扭矩隨軸線位置變化 的坐標圖（與軸力圖作法完全相同）。 扭矩圖的作法同軸力圖的作法完全一樣。如圖所示：以x軸表示桿件各橫截面的位置，以垂直向上的縱軸表示Mn的大小。4、扭矩圖：用來表示受扭桿件橫截面上扭矩隨軸線位置變化 目錄BCADMAMBMCMD1122330目錄BCADMAMBMCMD1122330TTT=TTTT=TBCADMAMBMCMDBCADMAMBMCMDBCADMAMBMCMDBCADMAMBMCMD0BCADMAMBMCMD0BCADMAMBMCMD20kN.m30kN.m10kN.m20kN.m扭矩圖10kN.m30kN.m10kN.m30kN.m20kN.m20kN.m20kN.m30kN