任務(wù)2-2 構(gòu)件的強(qiáng)度分析課件講解

任務(wù)2.2汽車(chē)構(gòu)件的強(qiáng)度分析

任務(wù)2.1拉伸與壓縮的強(qiáng)度分析

任務(wù)描述1任務(wù)分析

任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)鑒定標(biāo)準(zhǔn)1.正確認(rèn)識(shí)拉伸與壓縮的受力及變形特點(diǎn)2.能校核受拉伸或壓縮構(gòu)件的強(qiáng)度1.拉伸與壓縮的概念2.內(nèi)力、應(yīng)力的計(jì)算方法3.拉伸與壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)知：拉伸與壓縮的概念及內(nèi)力、應(yīng)力的計(jì)算方法應(yīng)會(huì)：準(zhǔn)確校核構(gòu)件受拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度2任務(wù)實(shí)施3相關(guān)知識(shí)1.拉伸與壓縮的概念承受拉伸與壓縮變形的桿件稱(chēng)為拉桿或壓桿,桿件沿軸向方向產(chǎn)生伸長(zhǎng)變形，這種變形稱(chēng)為軸向拉伸，反之稱(chēng)為軸向壓縮。特點(diǎn)：

作用在桿件上的外力是大小相等方向相反的拉力或壓力，其作用線(xiàn)與桿件軸線(xiàn)重合，桿件變形是沿軸線(xiàn)方向的伸長(zhǎng)或縮短。4受力簡(jiǎn)圖為：FF拉伸FF壓縮受力特點(diǎn)：一對(duì)大小相等，方向相反，作用線(xiàn)與桿件的軸線(xiàn)重合的力。方向：指向桿件受力特點(diǎn)：一對(duì)大小相等，方向相反，作用線(xiàn)與桿件的軸線(xiàn)重合的力。方向：背離桿件相關(guān)知識(shí)52.內(nèi)力的計(jì)算內(nèi)力：桿件受到外力作用而變形時(shí)，其內(nèi)部材料的顆粒之間，因相對(duì)位置改變而產(chǎn)生的相互作用力.注：當(dāng)內(nèi)力達(dá)到一定限度時(shí)，分子間再也不能維持互相的聯(lián)系時(shí)，桿件便發(fā)生斷裂。相關(guān)知識(shí)6內(nèi)力的計(jì)算是分析構(gòu)件強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等問(wèn)題的基礎(chǔ)。求內(nèi)力的一般方法是截面法。(1)截面法的基本步驟：①切：②取：③代：④平：根據(jù)研究對(duì)象的平衡條件確定內(nèi)力的方向和大小在所求內(nèi)力的截面處，假想地用截面將桿件一分為二。取一部分做研究對(duì)象。其棄去部分對(duì)留下部分的作用，用作用在截開(kāi)面上相應(yīng)的內(nèi)力（力或力偶）代替。（一律標(biāo)背離截面）7例如：截面法求N。

APP簡(jiǎn)圖APPPAN切：取：平：代：PA∑F=0N-P=0N=P8(2)軸力內(nèi)力的合力N的作用線(xiàn)垂直于橫截面，也必然與桿的軸線(xiàn)重合，這樣的內(nèi)力稱(chēng)軸力。(3)軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定:

N

方向離開(kāi)截面,為正軸力(拉力)N為正NNN

方向指向截面,為負(fù)軸力(壓力)N為負(fù)NN93.應(yīng)力的計(jì)算針對(duì)兩根材料相同但截面面積不同的桿件施加拉力，若拉力相同，則兩桿軸力相同，但隨著拉力不斷增加，橫截面面積小的桿件必然先斷，這說(shuō)明桿件的強(qiáng)度與橫截面面積的大小有關(guān)，橫截面面積越小，軸力在橫截面上就分布的越集中，人們把內(nèi)力在橫截面上分布的密集度，即橫截面單位面積上的內(nèi)力稱(chēng)為應(yīng)力。10在拉（壓）桿中，橫截面上的應(yīng)力為正應(yīng)力，橫截面上各點(diǎn)的應(yīng)力大小相等，其計(jì)算公式為：114.拉伸（壓縮）時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算工程中對(duì)各種材料都規(guī)定了其所能承擔(dān)的最大應(yīng)力值，稱(chēng)為材料的許用應(yīng)力，用符號(hào)表示。為保證構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度，必須使構(gòu)件的最大工作應(yīng)力不超過(guò)材料的許用應(yīng)力，即12任務(wù)2.2剪切與擠壓時(shí)的強(qiáng)度分析任務(wù)描述13任務(wù)分析任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)鑒定標(biāo)準(zhǔn)1.正確認(rèn)識(shí)剪切與擠壓的受力及變形特點(diǎn)2.能校核受剪切或擠壓構(gòu)件的強(qiáng)度1.剪切與擠壓的概念2.剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算3.剪切與擠壓的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)知：剪切與擠壓的概念及應(yīng)力計(jì)算方法應(yīng)會(huì)：準(zhǔn)確校核構(gòu)件受剪切或擠壓時(shí)的強(qiáng)度14任務(wù)實(shí)施15任務(wù)實(shí)施16相關(guān)知識(shí)1.剪切與擠壓的概念

汽車(chē)上常會(huì)有構(gòu)件如鉚釘、螺栓、銷(xiāo)等受到一對(duì)大小相等，方向相反、作用線(xiàn)相距很近的外力作用，這時(shí)構(gòu)件將產(chǎn)生剪切和擠壓變形。

鉚釘連接螺栓連接17剪切變形的特點(diǎn)是位于兩作用力之間的構(gòu)件橫截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的面稱(chēng)為剪切面。擠壓的變形特點(diǎn)是兩構(gòu)件在相互傳遞壓力的接觸面上產(chǎn)生塑性變形，發(fā)生擠壓變形的接觸表面稱(chēng)為擠壓面。18nn（合力）（合力）PP以鉚釘為例：①受力特點(diǎn)：構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線(xiàn)相互很近（差一個(gè)幾何平面）的平行力系作用。②變形特點(diǎn)：構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。2.剪切實(shí)用計(jì)算(1)受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)19nn（合力）（合力）PP③剪切面：構(gòu)件將發(fā)生相互的錯(cuò)動(dòng)面，如n–n

。④剪切面上的內(nèi)力：內(nèi)力—剪力Q

，其作用線(xiàn)與剪切面平行。PnnQ剪切面20實(shí)用計(jì)算方法：根據(jù)構(gòu)件的破壞可能性，采用能反映受力基本特征，并簡(jiǎn)化計(jì)算的假設(shè)，計(jì)算其名義應(yīng)力，然后根據(jù)直接試驗(yàn)的結(jié)果，確定其相應(yīng)的許用應(yīng)力，以進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。適用：構(gòu)件體積不大，真實(shí)應(yīng)力相當(dāng)復(fù)雜情況，如連接件等。實(shí)用計(jì)算假設(shè)：假設(shè)剪應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布，等于剪切面上的平均應(yīng)力。(2)剪切實(shí)用計(jì)算21(1)剪切面--AQ：錯(cuò)動(dòng)面。

剪力--Q：剪切面上的內(nèi)力。(2)名義剪應(yīng)力--

：(3)剪切強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）：nn（合力）（合力）PPPnnQ剪切面工作應(yīng)力不得超過(guò)材料的許用應(yīng)力。22(1)擠壓力―Pjy

：接觸面上的合力。擠壓：構(gòu)件局部面積的承壓現(xiàn)象。擠壓力：在接觸面上的壓力，記Pjy。假設(shè)：擠壓應(yīng)力在有效擠壓面上均勻分布。3.擠壓實(shí)用計(jì)算23(2)擠壓面積：接觸面在垂直P(pán)jy方向上的投影面的面積。(3)擠壓強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）：

工作擠壓應(yīng)力不得超過(guò)材料的許用擠壓應(yīng)力。擠壓面積24任務(wù)2.3軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度分析任務(wù)描述25任務(wù)分析任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)鑒定標(biāo)準(zhǔn)1.正確認(rèn)識(shí)軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的受力及變形特點(diǎn)2.能進(jìn)行軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算1.軸扭轉(zhuǎn)的概念2.扭矩的計(jì)算方法3.軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算方法應(yīng)知：軸扭轉(zhuǎn)的概念及扭矩計(jì)算方法應(yīng)會(huì)：準(zhǔn)確校核軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度26任務(wù)實(shí)施27相關(guān)知識(shí)1.圓軸扭轉(zhuǎn)的概念汽車(chē)上有很多發(fā)生扭轉(zhuǎn)的構(gòu)件，例如傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳動(dòng)軸，傳遞轉(zhuǎn)向扭矩的轉(zhuǎn)向軸。另外，如圖2.11中所示的螺絲刀亦是扭轉(zhuǎn)變形實(shí)例。28如圖2.12所示，這些發(fā)生扭轉(zhuǎn)構(gòu)件的受力特點(diǎn)是：在桿件的兩端作用兩個(gè)大小相等、轉(zhuǎn)向相反，且作用面與軸線(xiàn)垂直的力偶。其變形特點(diǎn)是：桿件各橫截面都繞軸線(xiàn)作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種變形形式稱(chēng)為扭轉(zhuǎn)?？梢园寻l(fā)生扭轉(zhuǎn)的桿件稱(chēng)為軸，這里只研究軸的扭轉(zhuǎn)問(wèn)題。MM29外力偶矩與功率和轉(zhuǎn)速的關(guān)系T=9549P(kW)

n(r/min)

(N.m)2.扭矩的計(jì)算30扭轉(zhuǎn)時(shí)的內(nèi)力稱(chēng)為扭矩，截面上的扭矩與作用在軸上的外力偶矩組成平衡力系。扭矩求解仍然使用截面法,即：扭矩大小等于該截面一側(cè)所有外力偶矩的代數(shù)和，計(jì)算公式為：符號(hào)由右手螺旋法則判定：以四指握向表示旋向，拇指指向背離截面為正，指向截面為負(fù)。31圓軸扭轉(zhuǎn)的切應(yīng)力計(jì)算公式：最大切應(yīng)力公式扭轉(zhuǎn)圓軸的橫截面上切應(yīng)力分布規(guī)律3.圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算32圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的最大切應(yīng)力當(dāng)＝max時(shí)，＝max

max=MxWpWp=

maxIpWp

扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)33截面的極慣性矩與扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)Ip＝

d432Wp=

d316Ip＝

D

432(1-

4)Wp=

D

316(1-

4)

=d/D對(duì)于實(shí)心圓截面對(duì)于圓環(huán)截面34任務(wù)2.4梁彎曲時(shí)的強(qiáng)度分析任務(wù)描述

一矩形截面梁，其截面的高寬之比好h/b=2，在相同的受力條件下，梁截面豎放合理還是平放合理？任務(wù)分析

任務(wù)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)鑒定標(biāo)準(zhǔn)1.正確認(rèn)識(shí)梁彎曲時(shí)的受力及變形特點(diǎn)2.能進(jìn)行梁彎曲時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算1.直梁彎曲的概念2.彎矩的計(jì)算方法3.直梁彎曲時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算方法應(yīng)知：直梁彎曲的概念及彎矩計(jì)算方法應(yīng)會(huì)：準(zhǔn)確校核直梁彎曲時(shí)的強(qiáng)度35任務(wù)實(shí)施36彎曲變形是指桿的軸線(xiàn)由直線(xiàn)變成曲線(xiàn)，以彎曲變形為主的桿件稱(chēng)為梁。梁的受力特點(diǎn)是在軸線(xiàn)平面內(nèi)受到力偶矩或垂直于軸線(xiàn)方向的外力的作用。彎曲變形相關(guān)知識(shí)1.直梁彎曲的概念如果梁上所有的外力都作用于梁的縱向?qū)ΨQ(chēng)平面內(nèi)，則變形后的軸線(xiàn)將在縱向?qū)ΨQ(chēng)平面內(nèi)完成一條平面曲線(xiàn)。這種彎曲稱(chēng)為平面彎曲。

37相