材料力學(xué)扭轉(zhuǎn)

材料力學(xué)扭轉(zhuǎn)1第1頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)題第四章扭轉(zhuǎn)§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖§4-1、概述§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算§4-4、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形計(jì)算§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算§4-6、材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性質(zhì)§4-7、圓柱形密圈螺旋彈簧的應(yīng)力和變形§4-8、矩形截面桿自由扭轉(zhuǎn)理論的主要結(jié)果§4-9、扭轉(zhuǎn)超靜定問題2第2頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、概述汽車傳動(dòng)軸§4-1、概述3第3頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月汽車方向盤§4-1、概述4第4頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月絲錐攻絲§4-1、概述5第5頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月扭轉(zhuǎn)變形是指桿件受到大小相等,方向相反且作用平面垂直于桿件軸線的力偶作用,使桿件的橫截面繞軸線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。受扭轉(zhuǎn)變形桿件通常為軸類零件，其橫截面大都是圓形的。所以本章主要介紹圓軸扭轉(zhuǎn)?！?-1、概述6第6頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月直接計(jì)算§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖1.外力偶矩二、外力偶矩扭矩和扭矩圖7第7頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月按輸入功率和轉(zhuǎn)速計(jì)算電機(jī)每秒輸入功：外力偶作功完成：已知軸轉(zhuǎn)速－n轉(zhuǎn)/分鐘輸出功率－Pk千瓦求：力偶矩Me§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖8第8頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月T=Me2.扭矩和扭矩圖§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖9第9頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月T=Me§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖10第10頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖11第11頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖12第12頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月扭矩正負(fù)規(guī)定右手螺旋法則右手拇指指向外法線方向?yàn)檎?+),反之為負(fù)(-)§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖13第13頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月扭矩圖§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖14第14頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解:(1)計(jì)算外力偶矩由公式Pk/n§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖例題4-115第15頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)計(jì)算扭矩(3)扭矩圖§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖16第16頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4-2、外力偶矩扭矩和扭矩圖17第17頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、切應(yīng)力計(jì)算令抗扭截面系數(shù)§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算18第18頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.

Ip與Wp的計(jì)算實(shí)心軸§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算19第19頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月空心軸令則§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算20第20頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)心軸與空心軸Ip與Wp對(duì)比§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算21第21頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知：P＝7.5kW,n=100r/min,最大切應(yīng)力不得超過40MPa,空心圓軸的內(nèi)外直徑之比

=0.5。二軸長(zhǎng)度相同。求:

實(shí)心軸的直徑d1和空心軸的外直徑D2；確定二軸的重量之比。解：首先由軸所傳遞的功率計(jì)算作用在軸上的扭矩實(shí)心軸§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算例題4-222第22頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知：P＝7.5kW,n=100r/min,最大切應(yīng)力不得超過40MPa,空心圓軸的內(nèi)外直徑之比

=0.5。二軸長(zhǎng)度相同。求:

實(shí)心軸的直徑d1和空心軸的外直徑D2；確定二軸的重量之比?？招妮Sd2＝0.5D2=23mm§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算23第23頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月確定實(shí)心軸與空心軸的重量之比空心軸D2＝46mmd2＝23mm

實(shí)心軸d1=45mm長(zhǎng)度相同的情形下，二軸的重量之比即為橫截面面積之比：§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算24第24頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月已知：P1＝14kW,P2=P3=P1/2，n1=n2=120r/min,z1=36,z3=12;d1=70mm,d2=50mm,d3=35mm.求:各軸橫截面上的最大切應(yīng)力。P1=14kW,P2=P3=P1/2=7kWn1=n2=120r/min解：1、計(jì)算各軸的功率與轉(zhuǎn)速M(fèi)1=T1=1114N.mM2=T2=557N.mM3=T3=185.7N.m2、計(jì)算各軸的扭矩§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算例題4-3325第25頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、計(jì)算各軸的橫截面上的最大切應(yīng)力§4-3、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)截面上的應(yīng)力計(jì)算326第26頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)扭轉(zhuǎn)角抗扭剛度四、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形計(jì)算§4-4、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形計(jì)算27第27頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.等截面圓軸：2.階梯形圓軸：§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算五、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)剛度設(shè)計(jì)28第28頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角扭轉(zhuǎn)剛度條件許用單位扭轉(zhuǎn)角

§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算29第29頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件扭轉(zhuǎn)剛度條件已知T、D和[τ]，校核強(qiáng)度已知T

和[τ]，設(shè)計(jì)截面已知D和[τ]，確定許可載荷已知T、D和[φ/]，校核剛度已知T

和[φ/]，設(shè)計(jì)截面已知D和[φ/]，確定許可載荷§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算30第30頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算例題4-431第31頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為n=500r/min，主動(dòng)輪A輸入功率P1=400kW，從動(dòng)輪C，B分別輸出功率P2=160kW，P3=240kW。已知[τ]=70MPa，[φˊ]=1°/m，G=80GPa。

(1)試確定AC段的直徑d1和BC段的直徑d2；

(2)若AC和BC兩段選同一直徑，試確定直徑d；

(3)主動(dòng)輪和從動(dòng)輪應(yīng)如何安排才比較合理?解：1.外力§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算例題4-532第32頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.扭矩圖按剛度條件3.直徑d1的選取按強(qiáng)度條件§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算33第33頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

按剛度條件4.直徑d2的選取按強(qiáng)度條件

5.選同一直徑時(shí)§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算34第34頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

6.將主動(dòng)輪按裝在兩從動(dòng)輪之間受力合理§4-5、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件剛度條件

圓軸的設(shè)計(jì)計(jì)算35第35頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月六、材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性質(zhì)§4-6、材料扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性質(zhì)36第36頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§4-8、矩形截面桿自由扭轉(zhuǎn)理論的主要結(jié)果37第37頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月自由扭轉(zhuǎn)約束扭轉(zhuǎn)截面翹曲不受約束各截面翹曲不同§4-8、矩形截面桿自由扭轉(zhuǎn)理論的主要結(jié)果38第38頁(yè)，課件共41頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月開口/閉口薄壁桿件扭