云天課件-中職《機械基礎(chǔ)》第三章-直桿的基本變形

《機械基礎(chǔ)》P.51課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組

胡志恒全國中職機械類統(tǒng)編教材（高教版）－－欒學(xué)鋼等主編第三章直桿的基本變形《機械基礎(chǔ)》P.51課件制作：全國中職任務(wù)描述第三章直桿的基本變形P.51機器零件在外載作用下會發(fā)生變形，即形狀和尺寸發(fā)生變化，則零件必需具備一定的強度、剛度和穩(wěn)定性。常見的基本變形有拉伸和壓縮、剪切與擠壓、彎曲變形、扭轉(zhuǎn)和組合變形。零件抵抗破壞的能力，稱為強度。零件抵抗變形的能力，稱為剛度。學(xué)習(xí)基本變形、應(yīng)力、強度是為了保證零件具有足夠的使用壽命。任務(wù)描述第三章直桿的基本變形P.51機器零件

拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析直桿的基本變形拉伸與壓縮的變形特點、內(nèi)力與應(yīng)力拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能低碳鋼拉壓力學(xué)性能、鑄鐵拉壓力學(xué)性能塑性與冷作硬化本章知識結(jié)構(gòu)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算許用應(yīng)力與安全系數(shù)、拉伸與壓縮時的強度條件應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力連接件的剪切與擠壓剪切、擠壓、剪切與擠壓在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用第三章直桿的基本變形P.51圓軸的扭轉(zhuǎn)圓軸扭轉(zhuǎn)的變形與應(yīng)力分布、圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力工程中提高抗扭能力采取的措施直梁彎曲及組合變形直梁彎曲、彎曲應(yīng)力壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力、疲勞強度拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析直桿的基本變形拉伸與壓考綱要求

近年來高考本章內(nèi)容占比不大，主要是分析為主，沒有出現(xiàn)計算題。

（1）理解變形特點（2）理解提高強度剛度穩(wěn)定性的措施第三章直桿的基本變形P.51考綱要求近年來高考本章內(nèi)容占比不大第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析一、拉伸與壓縮時的變形特點P.52實驗：FF

軸向拉壓的受力特點：外力的合力作用線與桿的軸線重合。

軸向拉壓的變形特點：軸向拉伸：桿的變形沿軸向伸長，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形沿軸向縮短，橫向變粗。第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.52第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析二、內(nèi)力與應(yīng)力P.53FFN

（1）內(nèi)力

外力：桿件所普洱茶其它物體的作用力。

內(nèi)力：在外力作用下桿件要發(fā)生變形，而材料內(nèi)部阻止變形的抗力，就是內(nèi)力。

內(nèi)力是由外力引起的，內(nèi)力隨外力增大而增大，消失而消失。內(nèi)力的計算是分析構(gòu)件強度、剛度、穩(wěn)定性等問題的基礎(chǔ)。

（2）截面法求拉壓桿件內(nèi)力的方法

用截面法求桿件內(nèi)力的步驟：截取、代替、平衡第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.53FF第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析二、內(nèi)力與應(yīng)力P.53

（3）應(yīng)力

應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)力。

桿件的拉、壓時，應(yīng)力方向垂直于截面，稱為正應(yīng)力，用符號σ

表示。

規(guī)定：應(yīng)力拉伸為正，壓縮為負。第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.53第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析二、內(nèi)力與應(yīng)力P.53觀察與思考：

如圖所示的階梯桿受接力的作用。

（1）截面1、2、3上的內(nèi)力大小排序是？

（2）截面1、2、3上的應(yīng)力大小排序是？

答：

（2）截面1、2、3上的應(yīng)力大小排序是：（1）內(nèi)力：截面1、2、3上的內(nèi)力都相等，F(xiàn)1=F2=F3=F。第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.53第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.54

力學(xué)性能：金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的性能稱為力學(xué)性能。

如：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。

拉伸試驗：對材料進行拉伸試驗可以得到材料的強度和塑性指標。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.54力學(xué)性第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能如20鋼、Q235等

低碳鋼的力－伸長曲線：

應(yīng)力－應(yīng)變曲線：

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能如20鋼、Q235等

低碳鋼的力－伸長曲線：

應(yīng)力－應(yīng)變曲線：

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能

低碳鋼拉伸過程中的四個階段

（1）彈性階段op：（直線段）在此階段試樣的變形是彈性的，如果在這一階段終止拉伸并卸載，試樣仍恢復(fù)到原先的尺寸。

（2）屈服階段ps：在超過彈性階段后出現(xiàn)明顯的屈服過程，即曲線沿一水平段上下波動，即應(yīng)力增加很少，變形快速增加。這表明材料在此載荷作用下，宏觀上表現(xiàn)為暫時喪失抵抗繼續(xù)變形的能力屈服強度：抗拉強度指標主要用于鋼等塑性材料。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能

低碳鋼拉伸過程中的四個階段

（3）強化階段sb：屈服階段結(jié)束后，σ—ε曲線又出現(xiàn)上升現(xiàn)象，說明材料恢復(fù)了對繼續(xù)變形的抵抗能力，材料若要繼續(xù)變形必須施加足夠的載荷。

（4）頸縮階段bz：應(yīng)力到達強度極限后，開始在試樣最薄弱處出現(xiàn)局部變形，從而導(dǎo)致試樣局部截面急劇頸縮，試樣承受的載荷很快下降，直至斷裂。

抗拉強度：抗拉強度指標主要用于鑄鐵等脆性材料。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.56

2.低碳鋼壓縮時的力學(xué)性能

壓縮應(yīng)力－應(yīng)變圖：

在屈服點S前，與拉伸相同，過了S點后，試樣變粗，再要發(fā)生壓縮變形需要很大的力，壓斷前應(yīng)力達到極限。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.562.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能*二、鑄鐵拉伸（壓縮）時的力學(xué)性能P.56

鑄鐵拉伸與壓縮時的力學(xué)性能

由鑄鐵的拉伸壓縮應(yīng)力－應(yīng)變圖，與碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變圖對照看出：鑄鐵的抗拉強度很差，遠低于鋼。而

鑄鐵的抗壓強度很好，遠高于鋼。

鑄鐵適合做承壓的基礎(chǔ)零件，如機床床身、箱體等，不適合做承受拉應(yīng)力的桿件、軸類零件。

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.56鑄鐵拉第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

三、塑性與冷作硬化P.57

1.塑性

塑性：材料在外力作用下，能產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力。

塑性指標也由拉伸試驗同時測出。

指標：斷后伸長率和斷面收縮率。

(1)斷后伸長率

(2)斷面收縮率通常，把δ>5%材料稱為塑性材料，如鋼，把δ<5%材料稱為脆性材料，如鑄鐵。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.571.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

三、塑性與冷作硬化P.57

2.冷作硬化

冷作硬化現(xiàn)象：塑性材料在室溫下受拉伸變形至強化階段后，出現(xiàn)強度硬度增加而塑性降低的現(xiàn)象。

好處：強化鋼的方式。如拉伸建筑鋼筋、冷作彈簧、推土機履帶等。

害處：對工件進行冷加工（如沖壓）后材料硬化，且內(nèi)應(yīng)力增大，導(dǎo)致難于進一步加工，且引起工件變形。

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.572.*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

一、許用應(yīng)力與安全系數(shù)P.58

極限應(yīng)力：材料喪失正常工作能力時的應(yīng)力。

塑性材料的極限應(yīng)力是其屈服強度。

脆性材料的極限應(yīng)力是其抗拉強度。

安全系數(shù)：零件材料不能剛好在其極限應(yīng)力下工作，為保證安全，將極限應(yīng)力除以一個大于1的系數(shù)（用符號S表示），作為工作時允許的最大應(yīng)力。

安全系數(shù)反映了強度儲備情況，不同重要程度的零件，安全系數(shù)不同。許用應(yīng)力：考慮了安全系數(shù)后的最大工作應(yīng)力，用符號[σ]表示。塑性材料：脆性材料：*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.58極*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

二、拉伸與壓縮時的強度條件P.59

為了確保軸向拉、壓桿件具有足夠的強度，要求桿件最大工作應(yīng)力小于材料在拉、壓時的許用應(yīng)力。

材料拉伸與壓縮時的強度條件：強度條件的用法：

強度校核

強度設(shè)計

確定許用載荷*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.59為*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

三、應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力P.59

1.應(yīng)力集中

應(yīng)力集中現(xiàn)象：

在機械零件結(jié)構(gòu)中的尖角、鍵槽、小孔等發(fā)生結(jié)構(gòu)突變的材料內(nèi)部，應(yīng)力分布不均，且應(yīng)力在突變處顯著增大，易產(chǎn)生裂紋的源頭。

應(yīng)力集中*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.591*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

三、應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力P.59

1.應(yīng)力集中

應(yīng)力集中的危害：誘使零件發(fā)生疲勞破壞。

特別在零件長期承受動載荷或交變載荷的情況下，應(yīng)力集中處易首先產(chǎn)生裂紋源頭，然后裂紋面逐漸在零件內(nèi)部擴展，嚴重削弱零件強度，最終零件會發(fā)生疲勞斷裂破壞。

應(yīng)力集中疲勞裂紋源裂紋擴展區(qū)脆斷區(qū)*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.591*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

三、應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力P.59

2.溫差應(yīng)力

溫差應(yīng)力：零件結(jié)構(gòu)因溫度變化，在熱脹冷縮受阻時引起的內(nèi)應(yīng)力，也稱為熱應(yīng)力。

例3－1如圖所示直桿受力F1=30KN，F(xiàn)2=12KN，其橫截面積分別為A1=150mm2，A2=80mm2，試求橫截面上的最大正應(yīng)力。

*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.592第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓

一、剪切P.61

1.剪切的概念

機械中常用的連接件，如銷釘、鍵和鉚釘都是受剪切的零件。

剪切的特點

受力特點：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等、方向相反且作用線很近。

變形特點：位于兩力之間的截面發(fā)生相對錯動。

2.剪力和切應(yīng)力

剪力：

切應(yīng)力：第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓P.611.剪切的概第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓

二、擠壓P.61

1.擠壓的概念

零件發(fā)生剪切變形的同時，往往還有擠壓變形，即兩構(gòu)件在傳力的接觸面上，局部承受較大的擠壓力，出現(xiàn)塑性變形或壓滑現(xiàn)象。

2.擠壓應(yīng)力第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓P.611.擠壓的概念第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓

三、剪切與擠壓在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用P.63第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓P.63第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)

一、圓軸扭轉(zhuǎn)的變形與應(yīng)力分布P.63

1.扭轉(zhuǎn)的概念

機器中軸尖零件的大部分都承受扭轉(zhuǎn)作用，其中傳動軸只承受扭轉(zhuǎn)作用。扭轉(zhuǎn)受力特點

受扭軸兩端的截面上均受到平行力偶的作用，兩外力大小相等轉(zhuǎn)向相反，作用面相互平行。

扭轉(zhuǎn)變形特點

受扭構(gòu)件的各橫截面將繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，原來與軸線平等的各縱向線均變成螺旋線。第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.631.扭轉(zhuǎn)的概念第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)

一、圓軸扭轉(zhuǎn)的變形與應(yīng)力分布P.63

2.圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩

3.圓軸扭轉(zhuǎn)變形

如圖所示，扭轉(zhuǎn)前的縱向、周向線；扭轉(zhuǎn)后：

（1）周向線的形狀大小不變，但轉(zhuǎn)了一個角度。

（2）縱向線均傾斜了一個小角度，矩形變成了平行四邊形。

*4.圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩

切應(yīng)力分布規(guī)律：

圓心處的切應(yīng)力為零，圓周上的切應(yīng)力為最大。

第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.632.圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)*二、圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力P.65

1.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力大小

扭矩：圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面產(chǎn)生一個內(nèi)力，該內(nèi)力為一個力偶矩，稱為扭矩。

2.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力分布

切應(yīng)力分布規(guī)律：

圓心處的切應(yīng)力為零，圓周上的切應(yīng)力為最大。

切應(yīng)力：第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.651.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力大小第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)

三、工程中提高抗扭能力采取的措施P.65

1.選用合理的截面

增大直徑、采用空心軸。

2.合理改善受力情況，降低最大扭矩。

第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.651.選用合理的截面*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

1.彎曲的概念

彎曲變形的受力特點：外力垂直于桿的軸線，軸線由直線變成曲線。

直梁：以彎曲變形為主的桿件。

*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.661.彎曲的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

2.梁的基本形式

簡支梁

、懸臂梁、外伸梁三類

名稱描述圖示簡支梁一端為活動鉸鏈支座,另一端為固定鉸鏈支座的梁外伸梁一端或兩端伸出支座外的簡支梁，并在外伸端有載荷作用懸臂梁一端為固定端，另一端為自由端的梁*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.662.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

*3.梁的應(yīng)力分布

梁的外力：載荷和支座反力。

梁截面的內(nèi)力：為彎矩和剪力兩個分量。外力內(nèi)力

純彎曲：剪力為零，而只有彎矩時的特殊情況。

純彎曲時的變形：mmnnaabbMMmnnmaabbdMM變形后32*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.66*3.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

*3.梁的應(yīng)力分布純彎曲時的變形：

在受拉區(qū)與受壓區(qū)之間，存在既不伸長也不縮短的一層即是中性層。中性層與橫截面的交線叫中性軸。彎曲變形時，橫截面繞中性軸轉(zhuǎn)動。

純彎曲時的應(yīng)力：Myσσymaxσmax

橫截面上各點的正應(yīng)力σ的大小與該點到中性軸的距離y成正比。離中性軸越遠，應(yīng)力越大，中性軸上應(yīng)力為0。

橫截面上最大正應(yīng)力發(fā)生離中性軸最遠處,即截面的上下邊緣處。

中性層的一側(cè)為拉應(yīng)力，另一側(cè)為壓應(yīng)力。*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.66*3.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形一、直梁的彎曲P.66

*4.組合變形基本變形：構(gòu)件受單一拉（壓）、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形。

組合變形：構(gòu)件同時發(fā)生上述兩種情況以上的變形。

組合變形的變形與應(yīng)力比較復(fù)雜，一般是用“疊加法”來分析計算其變形與應(yīng)力。壓彎組合彎扭組合（轉(zhuǎn)軸）*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.66*4.組合*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

1.梁的彎曲應(yīng)力梁純彎曲時的最大正應(yīng)力：

該截面最大彎矩該截面抗彎截面模量材料許用應(yīng)力Myσσymaxσmax*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.691.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

1.梁的彎曲應(yīng)力梁純彎曲時的最大正應(yīng)力：

最大彎矩：Mmax按梁危險截面上的最大彎矩來計算的。

直梁的抗彎模量：Wz

與梁橫截面形狀尺寸有關(guān)的量。（可查手冊）*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.691.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

2.提高梁抗彎能力的措施（1）降低最大彎矩值

合理安排支座位置

合理分布加載點

好差好差*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.692.提高*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

2.提高梁抗彎能力的措施（2）選擇合理的截面形狀

截面的材料盡量遠離中性層時，抗彎能力最強（改變Wz的計算公式)。

好差下面截面的面積相同，但形狀尺寸不同，其抗彎能力大小排序是：*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.692.提高梁*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

2.提高梁抗彎能力的措施（3）制成變截面梁階梯軸搖臂鉆床（4）提高梁的抗彎剛度

如：增加支承數(shù)量*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.692.提高梁*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

一、壓桿穩(wěn)定P.73

細長桿在承受不大的軸向力時，有可能造成突然變彎，這一現(xiàn)象叫“壓桿失穩(wěn)”。薄殼結(jié)構(gòu)在承受向內(nèi)的橫向力時，也有可能突然內(nèi)凹變形出現(xiàn)失穩(wěn)。

避免失穩(wěn)的措施主要有：改善構(gòu)件材料、改進結(jié)構(gòu)尺寸、增加支承數(shù)量等等。*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.73細長桿*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

二、交變應(yīng)力P.73

靜應(yīng)力：不隨時間變化的應(yīng)力。交變應(yīng)力：零件承受的應(yīng)力隨時間發(fā)生周期性變化的應(yīng)力。*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.73靜應(yīng)力*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

三、疲勞破壞P.73

1.疲勞破壞的特點：

疲勞破壞：金屬材料在長期交變應(yīng)力作用下，零件內(nèi)部的裂紋擴展導(dǎo)致突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。疲勞源光滑區(qū)脆斷區(qū)疲勞破壞危害：由于內(nèi)部出現(xiàn)了不易觀察到的內(nèi)部裂紋，疲勞破壞就可能在應(yīng)力遠低于靜強度應(yīng)力下發(fā)生突然的零件斷裂，危害性較大。疲勞破壞特征：*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.731.*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

三、疲勞破壞P.73

2.影響疲勞強度的因素

疲勞強度：金屬材料在無限次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。影響疲勞強度的因素

提高材料的屈服強度；

提高表面硬度；

降低表面粗糙度值；

減小應(yīng)力集中，減少可能的疲勞源，如零件避免尖角、倒角和倒圓、減少零件表面開口（圓孔、槽等）。*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.73本章小結(jié)P.73強度是零件抵抗破壞的能力。剛度是零件抵抗變形的能力。穩(wěn)定性是零件保持穩(wěn)定狀態(tài)的能力。

當外力以不同方式作用于零件時，可以使零件產(chǎn)生不同形式的變形。基本的受力和變形有：軸向拉伸（或壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲，以及相關(guān)的組合變形。

在外力作用下，構(gòu)件產(chǎn)生變形，同時桿件內(nèi)部產(chǎn)生阻止變形的內(nèi)力（抗力）。內(nèi)力是由外力的作用而引起的，內(nèi)力隨外力的增大而增大。構(gòu)件在外力作用下，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。

正應(yīng)力垂直于桿件截面，切應(yīng)力切于桿件截面。材料喪失其正常工作能力時的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力。塑性材料的極限應(yīng)力是其屈服點應(yīng)力，脆性材料的極限應(yīng)力是其強度極限。許用應(yīng)力[σ]和[τ]是為了確保構(gòu)件安全可靠地工作，給構(gòu)件留有足夠強度儲備的應(yīng)力。

為了確保構(gòu)件具有足夠的強度，要求構(gòu)件工作時危險截面產(chǎn)生的最大正應(yīng)力不超過材料許用的正應(yīng)力，最大切應(yīng)力不超過材料許用的切應(yīng)力，本章小結(jié)P.73強度是零件抵抗破壞的能力。剛本章課堂練習(xí)題P.73一、名詞解釋

內(nèi)力、純彎曲、中性軸、中性層、危險截面、桿件。二、填空題1、桿件的基本變形有______________、____________、_____________、____________2、用截面法求桿件內(nèi)力的步驟依次是____________、____________、__________、_________3、拉壓桿件的受力特點是____________________________________________,其變形特點是__________________4、通常拉應(yīng)力為________，壓應(yīng)力為________________.其應(yīng)力的單位是_____________5、胡克定律的內(nèi)容是_____________________________________________________,其公式_______________________6、低碳鋼拉伸變形過程可分為____________、_______________、_____________、_______________四個階段7、剪切變形的受力特點___________________________________________,其變性特點是___________________________8、扭轉(zhuǎn)變形受力特點__________________________________________，其變形特點____________________9、圓軸扭轉(zhuǎn)的外力偶矩計算公式是_______________________________________10、圓軸扭轉(zhuǎn)時的扭矩符號規(guī)定內(nèi)容:____________________________________________11、圓軸橫截面上的切應(yīng)力與該點的圓周半徑成

，方向與該點半徑

，切應(yīng)力最大處發(fā)生在

。12、梁彎曲時截面上產(chǎn)生的內(nèi)力是一個

和一個

。13、工程上把材料喪失正常工作的的的應(yīng)力，稱為

或

對脆性材料用

表示，對塑性材料用

表示。14、單位面積上的

稱為正應(yīng)力，單位長度的

稱為

線應(yīng)變。15、在強度條件相同的情況下，空心軸比實心軸

。16、應(yīng)力幾乎不增加而變形急劇增加的現(xiàn)象稱為

或

。17、圓軸扭轉(zhuǎn)時，圓軸橫截面上的任意一點的切應(yīng)力與該點所在圓周的半徑成__________,方向與過該點的半徑_____________18、默寫圓軸扭轉(zhuǎn)時最大切應(yīng)力計算公式___________________________________,其中實心圓軸的W=_________________,I=_____________,空心圓軸的W=_______________,II=_____________19、圓軸抗扭強度公式________________________________,其中塑性材料的許用切應(yīng)力___________,脆性材料許用切應(yīng)力______________20、梁彎曲的受力特點___________________________________________________________,其變形特點_________________________________________,實例_________________21、梁的基本形式_________________、________________、_____________22、梁彎曲時的內(nèi)力有_____________和___________________23、梁彎曲的剪力符號規(guī)定：_____________________________________________,彎矩符號規(guī)定_______________________________________________24、求梁彎曲的剪力和彎矩方程的步驟______________________________________________________________________25、默寫梁彎曲時的最大正應(yīng)力計算公式________________________,梁的強度條件計算公式_____________________,其中梁的橫截面形狀為圓時W=______________________,I=_______。如果梁的橫截面形狀為矩形時W=______________,I=________________________二、選擇題1、縮徑現(xiàn)象發(fā)生在（

）A.彈性階段B.屈服階段C.強化階段D.局部變形階段2.安全系數(shù)是（

）A.等于1B.大于1C.小于1D.不能確定3.正應(yīng)力的單位是（

）A.牛頓B.帕C.沒單位5.按照強度條件，構(gòu)件危險截面上的最大工作應(yīng)力不應(yīng)超過其材料的（

）A.許用應(yīng)力B.極限應(yīng)力C.破壞應(yīng)力6.在校核材料的箭切和擠壓強度時，當其中有一個超過許用值時，強度就（

）A.不夠B.足夠C.無法判斷7.在純彎曲時，梁梁的橫截面上的正應(yīng)力（

）A.都相等.B.中性層上的正應(yīng)力最大C.距中性層的正應(yīng)力最大8.構(gòu)件許用應(yīng)力是保證構(gòu)件安全工作的（

）A.最高工作應(yīng)力B.最低工作應(yīng)力C.平均工作應(yīng)力9.直徑相同的實心軸和空心軸相比（

）A．實心軸抗扭強度高B.空心軸抗扭強度高C.兩者一樣10.相同截面積的實心軸和空心軸相比（

）A．實心軸強度高B.空心軸強度高C.兩者一樣11、圓軸扭轉(zhuǎn)時切應(yīng)力最大處發(fā)生在()A、半徑處B圓軸表面上C、圓心D、半徑最大處圓軸扭轉(zhuǎn)時，其橫截面上有（

），而無（

）A、正應(yīng)力、切應(yīng)力B、切應(yīng)力、正應(yīng)力C、正應(yīng)力、彎矩D、彎矩、正應(yīng)力純彎曲時，梁上個橫截面內(nèi)剪力為（

）A零B、最大值C、最小值D、無法確定純彎曲時，梁上個橫截面有（

），無（

）A正應(yīng)力、切應(yīng)力B、切應(yīng)力、正應(yīng)力C、彎矩、正應(yīng)力D、正應(yīng)力、彎矩當梁橫截面上彎曲正應(yīng)力所在的點到中性軸的距離y為最大值時，有最大正應(yīng)力，其正應(yīng)力在（

）A、中性層B、中性軸C、軸心線上D、梁橫截面的上、下邊緣

判斷題1、鐵路的鋼軌制成工字形，是因為只是節(jié)省材料（

）2、梁的上部凹邊時壓應(yīng)力最大

，下部凸起拉伸時，拉應(yīng)力最?。?/p>

）3、梁純彎曲時，桿件的縱向線長度不變，橫向線縮短（

）4、計算圓軸扭轉(zhuǎn)的外力矩公式是M=P/n()5、如果受剪切變形的桿件上有n個均勻分布的螺栓，則該桿件剪切面上的剪力的數(shù)值等于外力除以n()6、受剪切變形的螺栓有兩個剪切面，則該螺栓受剪切面上的剪力等于外力，這種情況被稱為雙剪（

）

本章課堂練習(xí)題P.73一、名詞解釋

課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組胡志恒全國中職機械類統(tǒng)編教材（高教版）《機械基礎(chǔ)》

《機械基礎(chǔ)》P.51課件制作：重慶市涪陵區(qū)職教中心數(shù)控組

胡志恒全國中職機械類統(tǒng)編教材（高教版）－－欒學(xué)鋼等主編第三章直桿的基本變形《機械基礎(chǔ)》P.51課件制作：全國中職任務(wù)描述第三章直桿的基本變形P.51機器零件在外載作用下會發(fā)生變形，即形狀和尺寸發(fā)生變化，則零件必需具備一定的強度、剛度和穩(wěn)定性。常見的基本變形有拉伸和壓縮、剪切與擠壓、彎曲變形、扭轉(zhuǎn)和組合變形。零件抵抗破壞的能力，稱為強度。零件抵抗變形的能力，稱為剛度。學(xué)習(xí)基本變形、應(yīng)力、強度是為了保證零件具有足夠的使用壽命。任務(wù)描述第三章直桿的基本變形P.51機器零件

拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析直桿的基本變形拉伸與壓縮的變形特點、內(nèi)力與應(yīng)力拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能低碳鋼拉壓力學(xué)性能、鑄鐵拉壓力學(xué)性能塑性與冷作硬化本章知識結(jié)構(gòu)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算許用應(yīng)力與安全系數(shù)、拉伸與壓縮時的強度條件應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力連接件的剪切與擠壓剪切、擠壓、剪切與擠壓在生產(chǎn)實踐中應(yīng)用第三章直桿的基本變形P.51圓軸的扭轉(zhuǎn)圓軸扭轉(zhuǎn)的變形與應(yīng)力分布、圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力工程中提高抗扭能力采取的措施直梁彎曲及組合變形直梁彎曲、彎曲應(yīng)力壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力、疲勞強度拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析直桿的基本變形拉伸與壓考綱要求

近年來高考本章內(nèi)容占比不大，主要是分析為主，沒有出現(xiàn)計算題。

（1）理解變形特點（2）理解提高強度剛度穩(wěn)定性的措施第三章直桿的基本變形P.51考綱要求近年來高考本章內(nèi)容占比不大第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析一、拉伸與壓縮時的變形特點P.52實驗：FF

軸向拉壓的受力特點：外力的合力作用線與桿的軸線重合。

軸向拉壓的變形特點：軸向拉伸：桿的變形沿軸向伸長，橫向縮短。軸向壓縮：桿的變形沿軸向縮短，橫向變粗。第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.52第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析二、內(nèi)力與應(yīng)力P.53FFN

（1）內(nèi)力

外力：桿件所普洱茶其它物體的作用力。

內(nèi)力：在外力作用下桿件要發(fā)生變形，而材料內(nèi)部阻止變形的抗力，就是內(nèi)力。

內(nèi)力是由外力引起的，內(nèi)力隨外力增大而增大，消失而消失。內(nèi)力的計算是分析構(gòu)件強度、剛度、穩(wěn)定性等問題的基礎(chǔ)。

（2）截面法求拉壓桿件內(nèi)力的方法

用截面法求桿件內(nèi)力的步驟：截取、代替、平衡第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.53FF第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析二、內(nèi)力與應(yīng)力P.53

（3）應(yīng)力

應(yīng)力：單位面積上的內(nèi)力。

桿件的拉、壓時，應(yīng)力方向垂直于截面，稱為正應(yīng)力，用符號σ

表示。

規(guī)定：應(yīng)力拉伸為正，壓縮為負。第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.53第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析二、內(nèi)力與應(yīng)力P.53觀察與思考：

如圖所示的階梯桿受接力的作用。

（1）截面1、2、3上的內(nèi)力大小排序是？

（2）截面1、2、3上的應(yīng)力大小排序是？

答：

（2）截面1、2、3上的應(yīng)力大小排序是：（1）內(nèi)力：截面1、2、3上的內(nèi)力都相等，F(xiàn)1=F2=F3=F。第一節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的變形與應(yīng)力分析P.53第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.54

力學(xué)性能：金屬材料在外力的作用下表現(xiàn)出來的性能稱為力學(xué)性能。

如：強度、塑性、硬度、韌性、疲勞強度等。

拉伸試驗：對材料進行拉伸試驗可以得到材料的強度和塑性指標。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.54力學(xué)性第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能如20鋼、Q235等

低碳鋼的力－伸長曲線：

應(yīng)力－應(yīng)變曲線：

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能如20鋼、Q235等

低碳鋼的力－伸長曲線：

應(yīng)力－應(yīng)變曲線：

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能

低碳鋼拉伸過程中的四個階段

（1）彈性階段op：（直線段）在此階段試樣的變形是彈性的，如果在這一階段終止拉伸并卸載，試樣仍恢復(fù)到原先的尺寸。

（2）屈服階段ps：在超過彈性階段后出現(xiàn)明顯的屈服過程，即曲線沿一水平段上下波動，即應(yīng)力增加很少，變形快速增加。這表明材料在此載荷作用下，宏觀上表現(xiàn)為暫時喪失抵抗繼續(xù)變形的能力屈服強度：抗拉強度指標主要用于鋼等塑性材料。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.55

1.低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能

低碳鋼拉伸過程中的四個階段

（3）強化階段sb：屈服階段結(jié)束后，σ—ε曲線又出現(xiàn)上升現(xiàn)象，說明材料恢復(fù)了對繼續(xù)變形的抵抗能力，材料若要繼續(xù)變形必須施加足夠的載荷。

（4）頸縮階段bz：應(yīng)力到達強度極限后，開始在試樣最薄弱處出現(xiàn)局部變形，從而導(dǎo)致試樣局部截面急劇頸縮，試樣承受的載荷很快下降，直至斷裂。

抗拉強度：抗拉強度指標主要用于鑄鐵等脆性材料。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.551.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

一、低碳鋼拉伸與壓縮的力學(xué)性能P.56

2.低碳鋼壓縮時的力學(xué)性能

壓縮應(yīng)力－應(yīng)變圖：

在屈服點S前，與拉伸相同，過了S點后，試樣變粗，再要發(fā)生壓縮變形需要很大的力，壓斷前應(yīng)力達到極限。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.562.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能*二、鑄鐵拉伸（壓縮）時的力學(xué)性能P.56

鑄鐵拉伸與壓縮時的力學(xué)性能

由鑄鐵的拉伸壓縮應(yīng)力－應(yīng)變圖，與碳鋼的應(yīng)力－應(yīng)變圖對照看出：鑄鐵的抗拉強度很差，遠低于鋼。而

鑄鐵的抗壓強度很好，遠高于鋼。

鑄鐵適合做承壓的基礎(chǔ)零件，如機床床身、箱體等，不適合做承受拉應(yīng)力的桿件、軸類零件。

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.56鑄鐵拉第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

三、塑性與冷作硬化P.57

1.塑性

塑性：材料在外力作用下，能產(chǎn)生永久變形而不斷裂的能力。

塑性指標也由拉伸試驗同時測出。

指標：斷后伸長率和斷面收縮率。

(1)斷后伸長率

(2)斷面收縮率通常，把δ>5%材料稱為塑性材料，如鋼，把δ<5%材料稱為脆性材料，如鑄鐵。第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.571.第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能

三、塑性與冷作硬化P.57

2.冷作硬化

冷作硬化現(xiàn)象：塑性材料在室溫下受拉伸變形至強化階段后，出現(xiàn)強度硬度增加而塑性降低的現(xiàn)象。

好處：強化鋼的方式。如拉伸建筑鋼筋、冷作彈簧、推土機履帶等。

害處：對工件進行冷加工（如沖壓）后材料硬化，且內(nèi)應(yīng)力增大，導(dǎo)致難于進一步加工，且引起工件變形。

第二節(jié)拉伸與壓縮時材料的力學(xué)性能P.572.*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

一、許用應(yīng)力與安全系數(shù)P.58

極限應(yīng)力：材料喪失正常工作能力時的應(yīng)力。

塑性材料的極限應(yīng)力是其屈服強度。

脆性材料的極限應(yīng)力是其抗拉強度。

安全系數(shù)：零件材料不能剛好在其極限應(yīng)力下工作，為保證安全，將極限應(yīng)力除以一個大于1的系數(shù)（用符號S表示），作為工作時允許的最大應(yīng)力。

安全系數(shù)反映了強度儲備情況，不同重要程度的零件，安全系數(shù)不同。許用應(yīng)力：考慮了安全系數(shù)后的最大工作應(yīng)力，用符號[σ]表示。塑性材料：脆性材料：*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.58極*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

二、拉伸與壓縮時的強度條件P.59

為了確保軸向拉、壓桿件具有足夠的強度，要求桿件最大工作應(yīng)力小于材料在拉、壓時的許用應(yīng)力。

材料拉伸與壓縮時的強度條件：強度條件的用法：

強度校核

強度設(shè)計

確定許用載荷*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.59為*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

三、應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力P.59

1.應(yīng)力集中

應(yīng)力集中現(xiàn)象：

在機械零件結(jié)構(gòu)中的尖角、鍵槽、小孔等發(fā)生結(jié)構(gòu)突變的材料內(nèi)部，應(yīng)力分布不均，且應(yīng)力在突變處顯著增大，易產(chǎn)生裂紋的源頭。

應(yīng)力集中*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.591*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

三、應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力P.59

1.應(yīng)力集中

應(yīng)力集中的危害：誘使零件發(fā)生疲勞破壞。

特別在零件長期承受動載荷或交變載荷的情況下，應(yīng)力集中處易首先產(chǎn)生裂紋源頭，然后裂紋面逐漸在零件內(nèi)部擴展，嚴重削弱零件強度，最終零件會發(fā)生疲勞斷裂破壞。

應(yīng)力集中疲勞裂紋源裂紋擴展區(qū)脆斷區(qū)*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.591*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算

三、應(yīng)力集中與溫差應(yīng)力P.59

2.溫差應(yīng)力

溫差應(yīng)力：零件結(jié)構(gòu)因溫度變化，在熱脹冷縮受阻時引起的內(nèi)應(yīng)力，也稱為熱應(yīng)力。

例3－1如圖所示直桿受力F1=30KN，F(xiàn)2=12KN，其橫截面積分別為A1=150mm2，A2=80mm2，試求橫截面上的最大正應(yīng)力。

*第三節(jié)直桿軸向拉伸與壓縮時的強度計算P.592第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓

一、剪切P.61

1.剪切的概念

機械中常用的連接件，如銷釘、鍵和鉚釘都是受剪切的零件。

剪切的特點

受力特點：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等、方向相反且作用線很近。

變形特點：位于兩力之間的截面發(fā)生相對錯動。

2.剪力和切應(yīng)力

剪力：

切應(yīng)力：第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓P.611.剪切的概第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓

二、擠壓P.61

1.擠壓的概念

零件發(fā)生剪切變形的同時，往往還有擠壓變形，即兩構(gòu)件在傳力的接觸面上，局部承受較大的擠壓力，出現(xiàn)塑性變形或壓滑現(xiàn)象。

2.擠壓應(yīng)力第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓P.611.擠壓的概念第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓

三、剪切與擠壓在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用P.63第四節(jié)連接桿的剪切與擠壓P.63第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)

一、圓軸扭轉(zhuǎn)的變形與應(yīng)力分布P.63

1.扭轉(zhuǎn)的概念

機器中軸尖零件的大部分都承受扭轉(zhuǎn)作用，其中傳動軸只承受扭轉(zhuǎn)作用。扭轉(zhuǎn)受力特點

受扭軸兩端的截面上均受到平行力偶的作用，兩外力大小相等轉(zhuǎn)向相反，作用面相互平行。

扭轉(zhuǎn)變形特點

受扭構(gòu)件的各橫截面將繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，原來與軸線平等的各縱向線均變成螺旋線。第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.631.扭轉(zhuǎn)的概念第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)

一、圓軸扭轉(zhuǎn)的變形與應(yīng)力分布P.63

2.圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩

3.圓軸扭轉(zhuǎn)變形

如圖所示，扭轉(zhuǎn)前的縱向、周向線；扭轉(zhuǎn)后：

（1）周向線的形狀大小不變，但轉(zhuǎn)了一個角度。

（2）縱向線均傾斜了一個小角度，矩形變成了平行四邊形。

*4.圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩

切應(yīng)力分布規(guī)律：

圓心處的切應(yīng)力為零，圓周上的切應(yīng)力為最大。

第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.632.圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)*二、圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力P.65

1.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力大小

扭矩：圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面產(chǎn)生一個內(nèi)力，該內(nèi)力為一個力偶矩，稱為扭矩。

2.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力分布

切應(yīng)力分布規(guī)律：

圓心處的切應(yīng)力為零，圓周上的切應(yīng)力為最大。

切應(yīng)力：第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.651.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力大小第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)

三、工程中提高抗扭能力采取的措施P.65

1.選用合理的截面

增大直徑、采用空心軸。

2.合理改善受力情況，降低最大扭矩。

第五節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)P.651.選用合理的截面*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

1.彎曲的概念

彎曲變形的受力特點：外力垂直于桿的軸線，軸線由直線變成曲線。

直梁：以彎曲變形為主的桿件。

*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.661.彎曲的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

2.梁的基本形式

簡支梁

、懸臂梁、外伸梁三類

名稱描述圖示簡支梁一端為活動鉸鏈支座,另一端為固定鉸鏈支座的梁外伸梁一端或兩端伸出支座外的簡支梁，并在外伸端有載荷作用懸臂梁一端為固定端，另一端為自由端的梁*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.662.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

*3.梁的應(yīng)力分布

梁的外力：載荷和支座反力。

梁截面的內(nèi)力：為彎矩和剪力兩個分量。外力內(nèi)力

純彎曲：剪力為零，而只有彎矩時的特殊情況。

純彎曲時的變形：mmnnaabbMMmnnmaabbdMM變形后78*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.66*3.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

一、直梁的彎曲P.66

*3.梁的應(yīng)力分布純彎曲時的變形：

在受拉區(qū)與受壓區(qū)之間，存在既不伸長也不縮短的一層即是中性層。中性層與橫截面的交線叫中性軸。彎曲變形時，橫截面繞中性軸轉(zhuǎn)動。

純彎曲時的應(yīng)力：Myσσymaxσmax

橫截面上各點的正應(yīng)力σ的大小與該點到中性軸的距離y成正比。離中性軸越遠，應(yīng)力越大，中性軸上應(yīng)力為0。

橫截面上最大正應(yīng)力發(fā)生離中性軸最遠處,即截面的上下邊緣處。

中性層的一側(cè)為拉應(yīng)力，另一側(cè)為壓應(yīng)力。*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.66*3.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形一、直梁的彎曲P.66

*4.組合變形基本變形：構(gòu)件受單一拉（壓）、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形。

組合變形：構(gòu)件同時發(fā)生上述兩種情況以上的變形。

組合變形的變形與應(yīng)力比較復(fù)雜，一般是用“疊加法”來分析計算其變形與應(yīng)力。壓彎組合彎扭組合（轉(zhuǎn)軸）*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.66*4.組合*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

1.梁的彎曲應(yīng)力梁純彎曲時的最大正應(yīng)力：

該截面最大彎矩該截面抗彎截面模量材料許用應(yīng)力Myσσymaxσmax*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.691.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

1.梁的彎曲應(yīng)力梁純彎曲時的最大正應(yīng)力：

最大彎矩：Mmax按梁危險截面上的最大彎矩來計算的。

直梁的抗彎模量：Wz

與梁橫截面形狀尺寸有關(guān)的量。（可查手冊）*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.691.梁的*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

2.提高梁抗彎能力的措施（1）降低最大彎矩值

合理安排支座位置

合理分布加載點

好差好差*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.692.提高*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

2.提高梁抗彎能力的措施（2）選擇合理的截面形狀

截面的材料盡量遠離中性層時，抗彎能力最強（改變Wz的計算公式)。

好差下面截面的面積相同，但形狀尺寸不同，其抗彎能力大小排序是：*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.692.提高梁*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形

二、彎曲應(yīng)力P.69

2.提高梁抗彎能力的措施（3）制成變截面梁階梯軸搖臂鉆床（4）提高梁的抗彎剛度

如：增加支承數(shù)量*第六節(jié)直梁的彎曲及組合變形P.692.提高梁*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

一、壓桿穩(wěn)定P.73

細長桿在承受不大的軸向力時，有可能造成突然變彎，這一現(xiàn)象叫“壓桿失穩(wěn)”。薄殼結(jié)構(gòu)在承受向內(nèi)的橫向力時，也有可能突然內(nèi)凹變形出現(xiàn)失穩(wěn)。

避免失穩(wěn)的措施主要有：改善構(gòu)件材料、改進結(jié)構(gòu)尺寸、增加支承數(shù)量等等。*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.73細長桿*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

二、交變應(yīng)力P.73

靜應(yīng)力：不隨時間變化的應(yīng)力。交變應(yīng)力：零件承受的應(yīng)力隨時間發(fā)生周期性變化的應(yīng)力。*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.73靜應(yīng)力*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

三、疲勞破壞P.73

1.疲勞破壞的特點：

疲勞破壞：金屬材料在長期交變應(yīng)力作用下，零件內(nèi)部的裂紋擴展導(dǎo)致突然發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。疲勞源光滑區(qū)脆斷區(qū)疲勞破壞危害：由于內(nèi)部出現(xiàn)了不易觀察到的內(nèi)部裂紋，疲勞破壞就可能在應(yīng)力遠低于靜強度應(yīng)力下發(fā)生突然的零件斷裂，危害性較大。疲勞破壞特征：*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.731.*第七節(jié)

壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度

三、疲勞破壞P.73

2.影響疲勞強度的因素

疲勞強度：金屬材料在無限次交變應(yīng)力作用下不發(fā)生斷裂的最大應(yīng)力。影響疲勞強度的因素

提高材料的屈服強度；

提高表面硬度；

降低表面粗糙度值；

減小應(yīng)力集中，減少可能的疲勞源，如零件避免尖角、倒角和倒圓、減少零件表面開口（圓孔、槽等）。*第七節(jié)壓桿穩(wěn)定、交變應(yīng)力與疲勞強度P.73本章小結(jié)P.73強度是零件抵抗破壞的能力。剛度是零件抵抗變形的能力。穩(wěn)定性是零件保持穩(wěn)定狀態(tài)的能力。

當外力以不同方式作用于零件時，可以使零件產(chǎn)生不同形式的變形?；镜氖芰妥冃斡校狠S向拉伸（或壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲，以及相關(guān)的組合變形。

在外力作用下，構(gòu)件產(chǎn)生變形，同時桿件內(nèi)部產(chǎn)生阻止變形的內(nèi)力（抗力）。內(nèi)力是由外力的作用而引起的，內(nèi)力隨外力的增大而增大。構(gòu)件在外力作用下，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。

正應(yīng)力垂直于桿件截面，切應(yīng)力切于桿件截面。材料喪失其正常工作能力時的應(yīng)力稱為極限應(yīng)力。塑性材料的極限應(yīng)力是其屈服點應(yīng)力，脆性材料的極限應(yīng)力是其強度極限。許用應(yīng)力[σ]和[τ]是為了確保構(gòu)件安全可靠地工作，給構(gòu)件留有足夠強度儲備的應(yīng)力。

為了確保構(gòu)件具有足夠的強度，要求構(gòu)件工作時危險截面產(chǎn)生的最大正應(yīng)力不超過材料許用的正應(yīng)力，最大切應(yīng)力不超過材料許用的切應(yīng)力，本章小結(jié)P.73強度是零件抵抗破壞的能力。剛本章課堂練習(xí)題P.73一、名詞解釋

內(nèi)力、純彎曲、中性軸、中性層、危險截面、桿件。二、填空題1、桿件的基本變形有______________、____________、_____________、____________2、用截面法求桿件內(nèi)力的步驟依次是____________、____________、__________、_________3、拉壓桿件的受力特點是____________________________________________,其變形特點是__________________4、通常拉應(yīng)力為________，壓應(yīng)力為________________.其應(yīng)力的單位是_____________5、胡克定律的內(nèi)容是_____________________________________________________,其公式_______________________6、低碳鋼拉伸變形過程可分為____________、_______________、_____________、_______________四個階段7、剪切變形的受力特點___________________________________________,其變性特點是___________________________8、扭轉(zhuǎn)變形受力特點__________________________________________，其變形特點____________________9、圓軸扭轉(zhuǎn)的外力偶矩計算公式是_______________________________________10、圓軸扭轉(zhuǎn)時的扭矩符號規(guī)定內(nèi)容:____________________________________________11、圓軸橫截面上的切應(yīng)力與該點的圓周半徑成

，方向與該點半徑

，切應(yīng)力最大處發(fā)生在

。12、梁彎曲時截面上產(chǎn)生的內(nèi)力是一個

和一個

。13、工程上把材料喪失正常工作的的的應(yīng)力，稱為

或

對脆性材料用

表示，對塑性材料用

表示。14、單位面積上的

稱為正應(yīng)力，單位長度的

稱為

線應(yīng)變。15、在強度條件相同的情況下，空心軸比實心軸

。16、應(yīng)力幾乎不增加而變形急劇增加的現(xiàn)象稱為

或

。17、圓軸扭轉(zhuǎn)時，圓軸橫截面上的任意一點的切應(yīng)力與該點所在圓周的半徑成__________,方向與過該點的半徑_____________18、默寫圓軸扭轉(zhuǎn)時最大切應(yīng)力計算公式___________________________________,其中實心圓軸的W=_________________,I=_____________,空心圓軸的W=_______________,II=_____________19、圓軸抗扭強度公式_____________