材料力學扭轉精品課件

1、材料力學扭轉1第1頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四標題第四章 扭 轉4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖4-1、概述4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算4-4、圓軸扭轉時的變形計算4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算4-6、材料扭轉時的力學性質4-7、圓柱形密圈螺旋彈簧的應力和變形4-8、矩形截面桿自由扭轉理論的主要結果4-9、扭轉超靜定問題2第2頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四一、概述汽車傳動軸4-1、概述3第3頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四汽車方向盤4-1、概述4第4頁，共41頁，2022年，5月20日，2

2、2點0分，星期四絲錐攻絲4-1、概述5第5頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四 扭轉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生轉動。 受扭轉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。4-1、概述6第6頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四直接計算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，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四按輸入功率和轉速計算電機每秒輸入功：外力偶作功完成：已知軸轉速n 轉/分鐘輸出功率Pk 千瓦求：力偶矩M

3、e4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖8第8頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四T = Me2.扭矩和扭矩圖4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖9第9頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四T = Me4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖10第10頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖11第11頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖12第12頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四扭矩正負規(guī)定右手螺旋法則右手拇指指向外法線方向為 正(+),反之為 負(-)4-2、外

4、力偶矩 扭矩和扭矩圖13第13頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四扭矩圖4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖14第14頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四解:(1)計算外力偶矩由公式Pk/n4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖例題4-115第15頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四(2)計算扭矩(3) 扭矩圖4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖16第16頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四4-2、外力偶矩 扭矩和扭矩圖17第17頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四1、切應力計算令抗扭截面系數4-3、圓軸扭轉時截面

5、上的應力計算18第18頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四2. Ip 與 Wp 的計算實心軸4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算19第19頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四空心軸令則4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算20第20頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四實心軸與空心軸 Ip 與 Wp 對比4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算21第21頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四已知：P7.5kW, n=100r/min,最大切應力不得超過40MPa,空心圓軸的內外直徑之比 = 0.5。二軸長度相同。求: 實心軸的直徑

6、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算作用在軸上的扭矩實心軸4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算例題4-222第22頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四已知：P7.5kW, n=100r/min,最大切應力不得超過40MPa,空心圓軸的內外直徑之比 = 0.5。二軸長度相同。求: 實心軸的直徑d1和空心軸的外直徑D2；確定二軸的重量之比。空心軸d20.5D2=23 mm4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算23第23頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四確定實心軸與空心軸的重量之比空心軸D246 mmd223 mm 實心軸d

7、1=45 mm 長度相同的情形下，二軸的重量之比即為橫截面面積之比：4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算24第24頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四已知：P114kW,P2= P3=P1/2，n1=n2=120r/min,z1=36,z3=12;d1=70mm, d 2=50mm, d3=35mm. 求:各軸橫截面上的最大切應力。P1=14kW, P2= P3= P1/2=7 kWn1=n2= 120r/min解：1、計算各軸的功率與轉速M1=T1=1114 N.mM2=T2=557 N.mM3=T3=185.7 N.m2、計算各軸的扭矩4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算例

8、題4-3325第25頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四3、計算各軸的橫截面上的 最大切應力4-3、圓軸扭轉時截面上的應力計算326第26頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四相對扭轉角抗扭剛度四、圓軸扭轉時的變形計算4-4、圓軸扭轉時的變形計算27第27頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四1. 等截面圓軸：2. 階梯形圓軸：4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算五、圓軸扭轉時的強 剛度設計28第28頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四單位長度扭轉角扭轉剛度條件許用單位扭轉角 4-5、圓軸扭轉時的強度

9、條件 剛度條件 圓軸的設計計算29第29頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四扭轉強度條件扭轉剛度條件已知T 、D 和，校核強度已知T 和， 設計截面已知D 和，確定許可載荷已知T 、D 和/，校核剛度已知T 和/，設計截面已知D 和/，確定許可載荷4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算30第30頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算例題4-431第31頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四 傳動軸的轉速為n=500r/min，主動輪A 輸入功率P1=400kW，從動輪C

10、，B 分別輸出功率P2=160kW，P3=240kW。已知=70MPa，=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)主動輪和從動輪應如何安排才比較合理?解：1.外力 4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算例題4-532第32頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四 2.扭矩圖 按剛度條件 3.直徑d1的選取 按強度條件 4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算33第33頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四 按剛度條件 4.直徑d2

11、的選取 按強度條件 5.選同一直徑時4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算34第34頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四 6.將主動輪按裝在兩從動輪之間受力合理4-5、圓軸扭轉時的強度條件 剛度條件 圓軸的設計計算35第35頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四六、材料扭轉時的力學性質4-6、材料扭轉時的力學性質36第36頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四4-8、矩形截面桿自由扭轉理論的主要結果37第37頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四自由扭轉約束扭轉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理論的主要結果38第38頁，共41頁，2022年，5月20日，22點0分，星期四開口/閉口薄壁桿件扭轉比較4-8、矩形截面桿自由扭轉理論的主要結果39第