《工程力學(xué)（少學(xué)時）（第三版）》中職全套教學(xué)課件

《工程力學(xué)（少學(xué)時）（第三版）》第一篇

靜力學(xué)第1章

靜力學(xué)基礎(chǔ)知識第2章

約束與物體的受力分析第3章

平面力系第二篇

材料力學(xué)第4章

材料力學(xué)基礎(chǔ)第5章

拉伸和壓縮第6章

剪切和擠壓第7章

圓軸扭轉(zhuǎn)第8章

直梁彎曲全套可編輯PPT課件

本課件是可編輯的正常PPT課件理論力學(xué)中的三個組成部分:靜力學(xué)運動學(xué)動力學(xué)

靜力學(xué)主要研究剛體在力系作用下的平衡規(guī)律。

第一篇靜力學(xué)本課件是可編輯的正常PPT課件

第一篇靜力學(xué)一、靜力學(xué)模型——剛體

我們把在力的作用下形狀和大小都保持不變的物體，稱為剛體。剛體就是在討論問題時可以忽略由于受力而引起的形狀和體積改變的靜力學(xué)理想模型。

剛體是靜力學(xué)的主要研究對象。本課件是可編輯的正常PPT課件

第一篇靜力學(xué)二、平衡靜力學(xué)中的平衡是指物體相對于地球保持靜止或做勻速直線運動的狀態(tài)。本課件是可編輯的正常PPT課件

第一篇靜力學(xué)三、受力的合理抽象與簡化——集中力與分布力

如圖a所示的汽車停在橋面上，通過輪胎作用在橋面的力，其作用面積很小，稱為集中力(見b)。而圖c中橋面施加在橋梁上的力，沿著橋梁長度連續(xù)分布，則稱為分布力。本課件是可編輯的正常PPT課件一、力的概念

第一章靜力學(xué)基礎(chǔ)知識§1-1

力的概述本課件是可編輯的正常PPT課件

力是物體之間相互的機械作用。人向前推墻時，墻對人有相反方向的作用力，使人有向后運動的趨勢?！?-1力的概述本課件是可編輯的正常PPT課件§1-1力的概述本課件是可編輯的正常PPT課件§1-1力的概述二、力的作用效應(yīng)我們將力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng)稱為外效應(yīng)。如圖b所示，彈簧受壓后發(fā)生壓縮變形，我們將力使物體的形狀發(fā)生變化的效應(yīng)稱為內(nèi)效應(yīng)。力的外效應(yīng)和內(nèi)效應(yīng)本課件是可編輯的正常PPT課件三、力的三要素及其表示方法

大小方向作用點§1-1

力的概述本課件是可編輯的正常PPT課件夾緊力作用點的選擇

§1-1

力的概述本課件是可編輯的正常PPT課件一、力的平行四邊形法則

從力的作用效果看，一頭大象的拉力與兩支人力隊伍的拉力相同，可以互相替代?！?-2力的合成與分解人力隊伍與大象本課件是可編輯的正常PPT課件FR=F1+F2

§1-2力的合成與分解力的平行四邊形法則和三角形法則F1、F2為作用于物體上同一點A的兩個力，以這兩個力為鄰邊作出平行四邊形，則從A點作出的對角線就是F1與F2的合力FR。矢量式表示如下本課件是可編輯的正常PPT課件§1-2力的合成與分解力的合成與分解本課件是可編輯的正常PPT課件§1-2力的合成與分解二、力的合成由力的平行四邊形法則我們知道，若用一個力代替幾個力的共同作用，且效果完全相同，則這個力稱為那幾個力的合力。已知幾個力，求它們的合力稱為力的合成。力的合成要遵循力的平行四邊形法則。本課件是可編輯的正常PPT課件§1-2力的合成與分解三、力的分解將一個已知力分解為兩個分力的過程稱為力的分解。若力F

分力F１的夾角α為已知，則:F１＝Fcosα，F(xiàn)２＝Fsinα本課件是可編輯的正常PPT課件§1-3

力在坐標軸上的投影一、力的投影投影法就是根據(jù)這一自然現(xiàn)象并經(jīng)過科學(xué)的抽象所總結(jié)出的用投射在平面上的圖形表示空間物體形狀的方法。本課件是可編輯的正常PPT課件§1-3力在坐標軸上的投影圖中力F

在x軸和y軸上的投影分別為:Fx＝FcosαFy＝－Fsinα本課件是可編輯的正常PPT課件§1-3力在坐標軸上的投影二、合力投影定理本課件是可編輯的正常PPT課件§1-3力在坐標軸上的投影以上說明:合力在任意坐標軸上的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和，這就是合力投影定理。其表達式為:若已知力在兩坐標軸上的投影，可求得合力的大小和方向:本課件是可編輯的正常PPT課件§1-4力的基本性質(zhì)一、作用與反作用公理(公理一)

兩個物體間的作用力與反作用力總是同時存在、同時消失，且大小相等、方向相反，其作用線沿同一直線，分別作用在這兩個物體上。本課件是可編輯的正常PPT課件二、二力平衡公理(公理二)作用于同一剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要且充分條件是，這兩個力大小相等、方向相反，作用在同一條直線上?！?-4力的基本性質(zhì)本課件是可編輯的正常PPT課件§1-5力矩與力偶一、力矩1.力對點的矩用F與Lh的乘積來度量力F使螺母繞點O

轉(zhuǎn)動效應(yīng)的大小，其中點O稱為矩心，距離Lh稱為F對點O的力臂。力F對點O之矩定義為:力的大小F與力臂Lh的乘積，以符號MO(F)表示。MO(F)＝±FLh本課件是可編輯的正常PPT課件2.合力矩定理合力矩定理:平面匯交力系的合力對平面內(nèi)任意點之矩，等于力系中各分力對同一點力矩的代數(shù)和，即其中，§1-5力矩與力偶本課件是可編輯的正常PPT課件二、力偶1.力偶的概念在力學(xué)中把一對等值、反向且不共線的平行力組成的特殊力系稱為力偶，用符號(F，F(xiàn)′)表示。兩個力作用線之間的垂直距離d

稱為力偶臂，用Ld表示。兩個力作用線所決定的平面稱為力偶的作用面。我們用力偶中任一力的大小與力偶臂的乘積來度量力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)，稱為力偶矩。用M

或M(F，F(xiàn)′)表示:§1-5力矩與力偶本課件是可編輯的正常PPT課件§1-5力矩與力偶本課件是可編輯的正常PPT課件2.力偶的表示方法§1-5力矩與力偶本課件是可編輯的正常PPT課件3.力偶的基本性質(zhì)性質(zhì)1：力偶無合力，力偶只能用力偶來平衡。性質(zhì)2：力偶對物體的作用外效應(yīng)取決于力偶的三個要素。性質(zhì)3:力偶對其作用面內(nèi)任一點之矩為一常量并等于其力偶矩。§1-5力矩與力偶本課件是可編輯的正常PPT課件第2章約束與物體的受力分析

§2-1

約束與約束反力一、自由體與非自由體本課件是可編輯的正常PPT課件§2-1

約束與約束反力本課件是可編輯的正常PPT課件§2-1

約束與約束反力二、主動力與約束反力本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2

幾種常見的約束及其約束反力一、柔性體約束本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2

幾種常見的約束及其約束反力二、光滑面約束本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2

幾種常見的約束及其約束反力三、光滑圓柱鉸鏈約束１．中間鉸鏈約束本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2

幾種常見的約束及其約束反力２．固定鉸鏈支座本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2

幾種常見的約束及其約束反力3.活動鉸鏈支座本課件是可編輯的正常PPT課件§2-3

約束與約束反力

4．固定端約束

固定端約束是指物體的一端嵌入另一物體內(nèi)，或與另一物體以一定的接觸面相固定的約束。a)夾緊在刀架上的車刀b)卡盤夾持的工件本課件是可編輯的正常PPT課件§2－3

物體的受力分析與受力圖

分離體——為了清楚地表達出某個物體的受力情況，必須將它從與之相聯(lián)系的周圍物體中分離出來。分離的過程就是解除約束的過程，在解除約束的地方用相應(yīng)的約束反力來代替約束的作用。被解除約束后的物體簡稱分離體。

物體的受力圖——將物體所受的全部主動力與約束反力以力的矢量形式表示在分離體上，這樣得到的圖形稱為研究對象的受力圖。本課件是可編輯的正常PPT課件物體受力圖的畫法與步驟：1．確定研究對象，取分離體。2．畫主動力。3．畫約束反力。4．準確標注各力相應(yīng)的符號和作用點的字母。5．檢查是否有多畫、漏畫或畫錯的力。§2－3

物體的受力分析與受力圖本課件是可編輯的正常PPT課件解題前須知：1.畫受力圖時，先畫主動力，然后在解除約束處畫約束反力。必須清楚每個力的施力物是何物。

2.要善于分析二力平衡物體的受力方向，并正確應(yīng)用三力平衡匯交定理分析三力平衡剛體的受力特點。

3.一對作用力和反作用力要用同一字母，在其中一個力的字母上加上“′”以示區(qū)別。作用力的方向確定了，反作用力的方向就不能隨便假設(shè)，一定要符合作用與反作用公理?！?－3

物體的受力分析與受力圖本課件是可編輯的正常PPT課件§2－3

物體的受力分析與受力圖本課件是可編輯的正常PPT課件§2－3

物體的受力分析與受力圖本課件是可編輯的正常PPT課件

第3章平面力系

如果力系中各力的作用線在同一平面內(nèi)，則稱為平面力系。平面力系又分為共線力系、平面匯交力系、平面平行力系和平面一般力系。如果力系中各力的作用線不在同一平面內(nèi)，則稱為空間力系。本課件是可編輯的正常PPT課件

第3章平面力系本課件是可編輯的正常PPT課件§3-1共線力系的合成與平衡如圖所示，F(xiàn)１、F２、F３、F４為作用在同一條直線上的共線力。如果規(guī)定某一方向(如x軸的正方向)為正，則它的合力大小為各力沿作用線方向的代數(shù)和。

物體在共線力系作用下平衡的充要條件為:各力沿作用線方向的代數(shù)和等于零。本課件是可編輯的正常PPT課件§3-2平面匯交力系本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面匯交力系的合成

若用一個力代替幾個力的共同作用，且效果完全相同，則這個力稱為那幾個力的合力。已知幾個力，求它們的合力稱為力的合成。二、平面匯交力系的平衡條件與平衡方程

力系的各力在兩個坐標軸上投影的代數(shù)和分別等于零?！?-2平面匯交力系本課件是可編輯的正常PPT課件三、平面匯交力系平衡條件的應(yīng)用求解平面匯交力系平衡問題的主要步驟及注意點:（1）根據(jù)問題的要求，選取合適的研究對象，畫受力圖。（2）選擇適當(dāng)?shù)淖鴺溯S，并作各個力的投影。（3）列平衡方程并解出未知量?！?-2平面匯交力系本課件是可編輯的正常PPT課件§3-3平面一般力系

工程中經(jīng)常遇到作用于物體上的力的作用線都在同一平面內(nèi)(或近似地在同一平面內(nèi))，且呈任意分布的力系，如圖所示，這樣的力系稱為平面一般力系。本課件是可編輯的正常PPT課件一、力的平移定理

把作用在點A的力F平移到點O時，若使其與作用在點A時等效，必須同時加上一個相應(yīng)的力偶M，這個力偶稱為附加力偶，如圖所示，此附加力偶矩的大小為:§3-3平面一般力系本課件是可編輯的正常PPT課件

作用在剛體上的力可以從原作用點等效地平行移動到剛體內(nèi)任意指定點，但必須在該力與指定點所決定的平面內(nèi)附加一力偶，其力偶矩等于原力對指定點之矩?！?-3平面一般力系本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面一般力系的平衡和應(yīng)用§3-3平面一般力系本課件是可編輯的正常PPT課件§3-4平面平行力系本課件是可編輯的正常PPT課件

（1）每個人所承受的物重是多少？（2）若扁擔(dān)的材料、截面尺寸已定，扁擔(dān)能夠承受此重物嗎？（3）若扁擔(dān)的材料已定，為保證能夠承受此重物，其截面形狀、尺寸應(yīng)如何選定？（4）若扁擔(dān)的截面形狀、尺寸已定，要使扁擔(dān)能夠承受此重物，選用什么材料最經(jīng)濟？（5）扁擔(dān)彎曲成什么形狀？

第2篇本課件是可編輯的正常PPT課件第4章材料力學(xué)基礎(chǔ)知識§4-1

材料力學(xué)的研究對象一、材料力學(xué)的研究模型本課件是可編輯的正常PPT課件第4章材料力學(xué)基礎(chǔ)知識§4-1

材料力學(xué)的研究對象二、變形固體——構(gòu)件的變形本課件是可編輯的正常PPT課件第4章材料力學(xué)基礎(chǔ)知識§4-1

材料力學(xué)的研究對象三、桿件變形的基本形式本課件是可編輯的正常PPT課件§4-2材料力學(xué)的任務(wù)一、構(gòu)件的安全性能指標１．強度要求強度是指構(gòu)件抵抗破壞(斷裂或塑性變形)的能力。本課件是可編輯的正常PPT課件§4-2

材料力學(xué)的任務(wù)２．剛度要求剛度就是指構(gòu)件抵抗彈性變形的能力。本課件是可編輯的正常PPT課件§4-2

材料力學(xué)的任務(wù)３．穩(wěn)定性要求穩(wěn)定性是指構(gòu)件受外力作用時,維持其原有直線平衡狀態(tài)的能力。本課件是可編輯的正常PPT課件§4-2材料力學(xué)的任務(wù)

二、材料力學(xué)的任務(wù)

作為一門學(xué)科，材料力學(xué)主要研究固體材料的宏觀力學(xué)性能，以及工程結(jié)構(gòu)元件與機械零件的承載能力。材料力學(xué)的任務(wù)是研究構(gòu)件在外力作用下的變形與破壞規(guī)律，為設(shè)計既經(jīng)濟又安全的構(gòu)件提供有關(guān)強度、剛度和穩(wěn)定性分析的基本理論和方法。本課件是可編輯的正常PPT課件

第五章拉伸和壓縮§5-1

拉伸和壓縮的力學(xué)模型在工程結(jié)構(gòu)與機械中，有很多構(gòu)件在工作時承受拉伸或壓縮的作用。這些構(gòu)件由于軸向力(外力的合力作用線與桿的軸線重合)作用而沿其軸線產(chǎn)生伸長變形或縮短變形，這種變形形式稱為軸向拉伸或壓縮，簡稱拉伸或壓縮。本課件是可編輯的正常PPT課件

§5-1

拉伸和壓縮的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件§5-1

拉伸和壓縮的力學(xué)模型一、軸向拉伸和壓縮的力學(xué)模型拉伸壓縮本課件是可編輯的正常PPT課件§5-1

拉伸和壓縮的力學(xué)模型二、軸向拉伸和壓縮變形的特點1.受力特點作用于桿件兩端的外力大小相等、方向相反，作用線與桿件軸線重合。2.變形特點桿件沿軸線方向伸長或縮短。3.構(gòu)件特點等截面直桿。本課件是可編輯的正常PPT課件

內(nèi)力

§5-2拉伸（壓縮）時橫截面上的內(nèi)力——軸力本課件是可編輯的正常PPT課件

截面法——取桿件的一部分為研究對象，利用靜力學(xué)平衡方程求內(nèi)力的方法。

§5-2拉伸（壓縮）時橫截面上的內(nèi)力——軸力本課件是可編輯的正常PPT課件用截面法求內(nèi)力的步驟：

（1）截開將桿件在欲求內(nèi)力的截面處假想地切開，取其中一部分為研究對象，畫出該部分所受的外力。（2）代替用截面上的內(nèi)力來代替去掉部分對選取部分的作用。在計算內(nèi)力時，一般先假設(shè)內(nèi)力為正。（3）平衡列出選取部分的靜力學(xué)平衡方程，確定未知內(nèi)力的大小和方向?！?-2拉伸（壓縮）時橫截面上的內(nèi)力——軸力本課件是可編輯的正常PPT課件

當(dāng)軸力指向離開截面時，桿件受拉，規(guī)定軸力為正，軸力為拉力；反之，當(dāng)軸力指向截面時，桿件受壓，規(guī)定軸力為負，軸力為壓力。即拉為正，壓為負。軸力的正負規(guī)定：§5-2拉伸（壓縮）時橫截面上的內(nèi)力——軸力本課件是可編輯的正常PPT課件解題前須知：

（1）當(dāng)求解存在多個外力作用的桿件的內(nèi)力時，切忌主觀判斷而誤將截面附近作用的外力當(dāng)作該截面上的內(nèi)力。（2）在兩個軸向外力之間取任意截面時，不要在外力作用點切取，因為在外力作用點處的截面上其內(nèi)力是不確定值。（3）軸力的大小等于截面一側(cè)（左或右）所有外力的代數(shù)和。（4）力的可傳性原理在材料力學(xué)中已不適用?！?-2拉伸（壓縮）時橫截面上的內(nèi)力——軸力本課件是可編輯的正常PPT課件軸力圖

§5-2拉伸（壓縮）時橫截面上的內(nèi)力——軸力本課件是可編輯的正常PPT課件1Pa=1N/m21MPa=1N/mm21GPa=103MPa=106kPa=109Pa一、拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)力——正應(yīng)力

工程上常用應(yīng)力來衡量構(gòu)件受力的強弱程度。應(yīng)力——構(gòu)件在外力作用下，單位面積上的內(nèi)力。正應(yīng)力——某個截面上，與該截面垂直的應(yīng)力。切應(yīng)力——與該截面相切的應(yīng)力。應(yīng)力單位：§5-3拉伸（壓縮）時的強度條件及其應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件正應(yīng)力的計算σ——桿件橫截面上的正應(yīng)力，Pa；

FN——桿件橫截面上的軸力，N；

A——桿件橫截面面積，m2。σ的正負規(guī)定：拉伸時的應(yīng)力為拉應(yīng)力，用正號“+”表示；壓縮時的應(yīng)力為壓應(yīng)力，用負號“–”表示?！?-3

拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)力與應(yīng)變本課件是可編輯的正常PPT課件二、拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)變——線應(yīng)變1.絕對變形與相對變形絕對變形為：ΔL=L1—Lo

絕對變形只表示了桿件變形的大小，但不能表示桿件變形的程度。

§5-3拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)力與應(yīng)變本課件是可編輯的正常PPT課件

為了消除桿件長度的影響，通常以絕對變形除以原長得到單位長度上的變形量——相對變形（又稱線應(yīng)變）來度量桿件的變形程度。用符號ε表示為：

ε=ΔL/L0=（L1—L0）/L0

ε無單位，通常用百分數(shù)表示。對于拉桿，ε為正值；對于壓桿，ε為負值。

§5-3

拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)力與應(yīng)變本課件是可編輯的正常PPT課件胡克定律的另一種表達形式：ε=ΔL/L0σ=FN/A代入σ=εE

得ΔL=FN

L0/（EA）§5-3

拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)力與應(yīng)變本課件是可編輯的正常PPT課件2.胡克定律

胡克定律——當(dāng)桿橫截面上的正應(yīng)力不超過一定限度時，桿的正應(yīng)力σ與軸向線應(yīng)變ε成正比。σ=εE

常數(shù)E稱為材料的彈性模量，它反映了材料的彈性。材料的E值越大，變形越小，故它是衡量材料抵抗彈性變形能力的一個指標。

§5-3拉伸（壓縮）時橫截面上的應(yīng)力與應(yīng)變本課件是可編輯的正常PPT課件三、強度條件1.工作應(yīng)力和極限應(yīng)力前面討論桿件軸向拉壓時橫截面上的應(yīng)力是指構(gòu)件工作時由載荷引起的實際應(yīng)力，稱為工作應(yīng)力。構(gòu)件失去正常工作能力或發(fā)生斷裂破壞時的應(yīng)力，稱為極限應(yīng)力。2.許用應(yīng)力和安全系數(shù)（1）許用應(yīng)力[σ]工程上把極限應(yīng)力除以一個大于1的安全系數(shù)n，作為設(shè)計時應(yīng)力的最大允許值，稱為材料的許用應(yīng)力，用[σ]表示。（2）安全系數(shù)n在保證構(gòu)件安全可靠的前提下，應(yīng)盡可能采用較小的安全系數(shù)。各種材料在不同工作條件下的許用應(yīng)力和安全系數(shù)可以從有關(guān)規(guī)范或設(shè)計手冊中查到?！?-3拉伸（壓縮）時的強度條件及其應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件§5-3拉伸（壓縮）時的強度條件及其應(yīng)用3.強度條件

強度計算中，限制構(gòu)件最大工作應(yīng)力不得超過材料許用應(yīng)力[σ]的條件，稱為強度條件。軸向拉伸或壓縮桿件強度條件的表達式為:σ＝FN/A≤[σ]本課件是可編輯的正常PPT課件

第六章剪切和擠壓§6-1

剪切和擠壓的力學(xué)模型一、剪切當(dāng)構(gòu)件工作時，鉚釘?shù)膬蓚?cè)面上受到一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用，鉚釘沿兩個力作用線之間的截面發(fā)生相對錯動變形，這種變形稱為剪切變形。發(fā)生相對錯動的截面稱為剪切面。本課件是可編輯的正常PPT課件

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型1．剪切變形的基本概念2．剪切變形的特點（1）受力特點作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力的合力大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近。（2）變形特點介于兩作用力之間的各截面，有沿作用力方向發(fā)生相對錯動的趨勢。本課件是可編輯的正常PPT課件

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型3．剪切的實用計算本課件是可編輯的正常PPT課件

§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型二、擠壓1．?dāng)D壓變形的基本概念

擠壓面上由擠壓引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用σjy表示。于是有本課件是可編輯的正常PPT課件2.擠壓面的計算§6-1剪切和擠壓的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件一、抗剪和抗擠壓強度條件1．抗剪強度條件

§6-2抗剪和抗擠壓強度條件及其應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件2.抗擠壓強度條件抗擠壓強度條件為§6-2抗剪和抗擠壓強度條件及其應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件

§6-2抗剪和抗擠壓強度條件及其應(yīng)用二、抗剪和抗擠壓強度條件的應(yīng)用1．連接件的失效形式本課件是可編輯的正常PPT課件

§6-2抗剪和抗擠壓強度條件及其應(yīng)用2．強度條件的應(yīng)用應(yīng)用抗剪強度條件和抗擠壓強度條件，可以解決工程中的三類強度問題本課件是可編輯的正常PPT課件

§6-2抗剪和抗擠壓強度條件及其應(yīng)用三、提高連接件強度的主要措施1．增加連接件數(shù)量，加大承載面積，提高連接件強度

2．通過增加連接件剪切面數(shù)量，加大承載面積，提高連接件強度本課件是可編輯的正常PPT課件第7章圓軸扭轉(zhuǎn)

§7-1圓軸扭轉(zhuǎn)的力學(xué)模型扭轉(zhuǎn)變形

桿件兩端作用兩個大小相等、方向相反，且作用平面垂直于桿件軸線的力偶，致使桿件的任意兩個橫截面都發(fā)生繞軸線的相對轉(zhuǎn)動，這樣的變形形式稱為扭轉(zhuǎn)變形。本課件是可編輯的正常PPT課件§7-1圓軸扭轉(zhuǎn)的力學(xué)模型

圓軸扭轉(zhuǎn)的受力特點：圓軸承受作用面與其軸線垂直的力偶作用。其變形特點：圓軸的各橫截面繞其軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，軸線始終保持直線不變。本課件是可編輯的正常PPT課件M=9550P/nM——外力偶矩，N?m；P——軸傳遞的功率，kW；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。

作用于軸上的外力偶矩，一般可根據(jù)已知的外載荷由靜力平衡方程確定.然而，工程中的傳動軸往往只給出軸的轉(zhuǎn)速n和軸傳遞的功率P，需通過下面的公式確定外力偶矩：§7-1圓軸扭轉(zhuǎn)的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件圓軸扭轉(zhuǎn)的力學(xué)模型

MT為截面的內(nèi)力偶矩，稱為扭矩。

§7-2

圓軸扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力本課件是可編輯的正常PPT課件

為了使不論取左段或右段求得的扭矩的大小、符號都一致，對扭矩的正負號規(guī)定如下：按右手螺旋法則，四指順著扭矩的轉(zhuǎn)向握住軸線，拇指的指向離開截面時(與橫截面的外法線方向一致)，扭矩為正；反之，拇指的方向指向截面時(與橫截面的外法線方向)，扭矩為負。右手螺旋法則§7-2

圓軸扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力本課件是可編輯的正常PPT課件解題前須知：

（1）當(dāng)圓軸上有多個外力偶作用時，應(yīng)在相鄰兩個外力偶之間選取截面來求解其內(nèi)力。（2）當(dāng)橫截面上的扭矩的實際轉(zhuǎn)向未知時，一般先假設(shè)扭矩為正。若求得結(jié)果為正，則表示扭矩實際轉(zhuǎn)向與假設(shè)方向相同；若求得結(jié)果為負，則表示扭矩實際轉(zhuǎn)向與假設(shè)方向相反?！?-2

圓軸扭轉(zhuǎn)的內(nèi)力本課件是可編輯的正常PPT課件一、圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力1．扭轉(zhuǎn)變形的幾何關(guān)系§7-3圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件

（1）圓周線的形狀和大小不變，相鄰兩圓周線的間距保持不變，僅繞軸線作相對轉(zhuǎn)動。

§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件

（2）各縱向線仍為直線，且都傾斜同一角度γ，使原來的矩形變成平行四邊形。本課件是可編輯的正常PPT課件結(jié)論：（1）扭轉(zhuǎn)變形時，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發(fā)生，因此橫截面上沒有正應(yīng)力。（2）扭轉(zhuǎn)變形時，各縱向線同時傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動了不同的角度，相鄰截面產(chǎn)生了相對轉(zhuǎn)動并相互錯動，發(fā)生了剪切變形，所以橫截面上有切應(yīng)力。（3）因半徑長度不變，故切應(yīng)力方向必與半徑垂直。其分布規(guī)律如圖所示。§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件——橫截面上任意點的切應(yīng)力，MPa；MT——橫截面上的扭矩，N·mm；ρ——所求應(yīng)力的點到圓心的距離，mm；Iρ——截面對圓心的極慣性矩，mm4。2．扭轉(zhuǎn)應(yīng)力——切應(yīng)力截面上任意點的切應(yīng)力計算公式：橫截面邊緣上各點的切應(yīng)力最大，其值為：

Wn為抗扭截面系數(shù)，單位為mm3。

§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件極慣性矩Iρ與抗扭截面系數(shù)Wn

§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件1．圓軸扭轉(zhuǎn)強度條件2．強度條件的應(yīng)用

（1）校核強度（2）選擇截面尺寸（3）確定許可載荷§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件二、圓軸扭轉(zhuǎn)的強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件解題前須知：

1．計算三類強度問題時，仍應(yīng)遵循解題步驟:首先根據(jù)已知條件進行外力偶矩的計算，然后運用截面法求內(nèi)力，最后應(yīng)用強度條件進行相關(guān)計算。2．對等截面圓軸來說，應(yīng)計算最大扭矩所在截面的外周邊各點處。對于階臺軸，由于各段抗扭截面系數(shù)Wn不同，需綜合考慮Wn和MT兩個因素。

3．注意區(qū)分空心圓與實心圓抗扭截面系數(shù)Wn不同計算公式?！?-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件三、提高圓軸抗扭強度的主要措施

觀察如圖所示攪拌機，該攪拌機的攪拌軸主要產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，在滿足使用要求條件下，如何提高攪拌機的攪拌軸強度呢？

§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件為了提高圓軸的強度，應(yīng)降低τmax，途徑有：

（1）在載荷不變的前提下，合理安排輪系位置，從而降低圓軸上的最大扭矩MTmax。（2）在力求不增加材料（用橫截面面積A來度量）的條件下，選用空心圓截面代替實心圓截面，從而增大扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)Wn和極慣性矩Iρ?！?-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件1．合理安排輪系位置

§7-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件2．選用空心軸

（1）在等強度、等截面的條件下，選用空心軸比實心軸較合理，這樣既可以節(jié)省材料，又能減輕自重。（2）空心軸的抗扭截面系數(shù)Wn和極慣性矩Iρ都比較大，故不論對于軸的強度還是剛度，采用空心軸都比采用實心軸合理?！?-3

圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力及強度條件本課件是可編輯的正常PPT課件第8章直梁彎曲

§8-1平面彎曲的力學(xué)模型

彎曲——變形時，桿件的軸線由直線變?yōu)榍€，桿件的這種變形形式稱為彎曲。

一、平面彎曲本課件是可編輯的正常PPT課件

梁——發(fā)生彎曲變形或以彎曲變形為主的桿件。工程中常用的梁，其橫截面通常至少具有一根對稱軸，如圖所示?！?-1

平面彎曲的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件

彎曲變形——直桿受到垂直于軸線的外力或在桿軸線平面內(nèi)的力偶作用時，其軸線將由直線變成曲線，這樣的變形形式稱為彎曲變形。

§8-1

平面彎曲的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件平面彎曲變形的特點

（1）受力特點：外力垂直于桿件的軸線，且外力和力偶都作用在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)。（2）變形特點：梁的軸線由直線變成在外力作用面內(nèi)的一條曲線。（3）構(gòu)件特征：具有一個以上對稱面的等截面直梁?！?-1

平面彎曲的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件§8-1

平面彎曲的力學(xué)模型二、梁的力學(xué)模型

1.梁的結(jié)構(gòu)形式工程中梁的軸線多為直線。無論截面形狀如何，在計算簡圖中的梁，一般均用與梁軸線重合的一段直線表示。

本課件是可編輯的正常PPT課件2.載荷的基本類型§8-1

平面彎曲的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件3.梁的支座（1）活動鉸鏈支座（2）固定鉸鏈支座（3）固定端支座§8-1

平面彎曲的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件§8-1

平面彎曲的力學(xué)模型4.靜定梁的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件一、剪力和彎矩§8-2

彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩本課件是可編輯的正常PPT課件§8-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩1.計算支座反力2.用截面法求內(nèi)力本課件是可編輯的正常PPT課件二、內(nèi)力的正負規(guī)定剪力——使微段梁兩橫截面間發(fā)生左上右下錯動（或使微段梁發(fā)生順時針轉(zhuǎn)動）的剪力為正，反之為負。

§8-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩本課件是可編輯的正常PPT課件§8-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩

彎矩的計算規(guī)律：某一截面上的彎矩，等于該截面左側(cè)或右側(cè)梁上各外力對截面形心的力矩的代數(shù)和。

彎矩———使微段梁發(fā)生凹面向上彎曲(或使微段梁上側(cè)材料纖維受壓)的彎矩為正，反之為負。本課件是可編輯的正常PPT課件三、彎矩圖

彎矩方程——以坐標x表示橫截面在梁軸線上的位置，則梁的各橫截面上的彎矩可以表示為坐標x的函數(shù)，即Mw=

Mw（x）

彎矩圖——以平行于梁軸線的橫坐標x表示橫截面的位置，以垂直于梁軸線的縱坐標表示相應(yīng)截面上的彎矩，按選定的比例尺繪制函數(shù)的圖形，稱為彎矩圖。§8-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩本課件是可編輯的正常PPT課件作彎矩圖的步驟：(1)計算梁的支座約束反力。

(2)用截面法求內(nèi)力

1)截開。在相鄰的外力作用點之間取截面，將梁切成左右兩部分，取其中一部分為研究對象，畫其受力圖。

2)代替。用截面上的內(nèi)力來代替去除部分對研究對象的作用，對于截面上未知的彎矩一般假設(shè)為正。

3)平衡。通過建立彎矩方程計算各控制點（集中力或集中力偶作用處）的彎矩值。計算結(jié)果為正值，說明彎矩的實際方向與假設(shè)方向一致，反之為彎矩為負彎矩。

(3)畫彎矩圖取橫坐標平行于梁的軸線，表示梁的截面位置；縱坐標Mw表示各截面的彎矩，將各控制點畫在坐標平面上，連接各點得到彎矩圖。§8-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩本課件是可編輯的正常PPT課件

【例8－1】機床手柄AB用螺紋連接于轉(zhuǎn)盤上，其長度為L，自由端受力F作用，求手柄中點D的彎矩，并求最大彎矩?！?-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩本課件是可編輯的正常PPT課件

【例8－2】如圖所示為一火車輪軸，已知左右外伸端承受車廂的載荷F，試作火車輪軸的彎矩圖?！?-2彎曲內(nèi)力——剪力和彎矩本課件是可編輯的正常PPT課件一、彎曲正應(yīng)力

純彎曲——橫截面上彎矩為常數(shù)且無剪力的彎曲問題。

1.純彎曲

§8-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件中性軸與中性層

§8-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件2.正應(yīng)力的分布規(guī)律

橫截面上各點正應(yīng)力的大小與該點到中性軸的距離成正比：

在中性軸處纖維長度不變，此處不受力，正應(yīng)力為零。離中性軸最遠處正應(yīng)力最大?！?-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件任意點正應(yīng)力：Mw——橫截面上的彎矩，N·m或N·mm；y——點到中性軸z的距離，m或mm；Iz——截面對中性軸z的慣性矩，m4或mm4。Wz為抗彎截面系數(shù)，單位為m3或mm3。

3.最大正應(yīng)力計算公式最大正應(yīng)力：

§8-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件工程中常見梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數(shù)計算公式

§8-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件§8-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件二、梁的抗彎強度條件及應(yīng)用危險截面——產(chǎn)生最大正應(yīng)力的截面。危險點——最大正應(yīng)力所在的點?！?-3梁的抗彎強度條件及應(yīng)用

本課件是可編輯的正常PPT課件強度條件可解決梁的三類問題：1.校核強度2.選擇橫截面尺寸3.確定許可載荷§8-3