產(chǎn)品中主要構(gòu)件的受力分析課件(存儲(chǔ)版)
【正文】 F A B L/2 L/2 Mmax=FL / 4 F/2 Mmax = FL / 8 L/4 L/4 F/2 F 合理截面形狀應(yīng)該是截面面積 A較小，而抗彎截面模量大的截面。 當(dāng) M 0時(shí)，下拉上壓； 當(dāng) M 0時(shí)，上拉下壓。體操運(yùn)動(dòng)中雙杠的每一條杠都可看作外伸梁。 解 ： 求內(nèi)力，作出軸的扭矩圖 22 14 T圖 （ kNm) ???T kN2 ???T ??T1）圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的應(yīng)力 (1)幾何關(guān)系 ： 由實(shí)驗(yàn)找出變形規(guī)律 → 應(yīng)變的變化規(guī)律 （ 1）實(shí)驗(yàn)： 軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的應(yīng)力 觀察變形規(guī)律： 圓周線 —— 形狀、大小、間距不變，各圓周線只是繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng) 了一個(gè)不同的角度。 eMT ? 扭矩大小可利用 截面法 來確定。 Me 主動(dòng)力偶 阻抗力偶 (2）汽車方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸工作時(shí)受扭。求： A 解 ： ? ??? ?? AF N maxmaxA ≥ FNmax／ [σ ] 。 （范圍：不超過桿的橫向尺寸） 33 ? ? n jx?? ?（其中 n 為安全系數(shù) ,值 ＞ 1） ⑶ 安全系數(shù) 取值考慮的因素 ： （ a）給構(gòu)件足夠的安全儲(chǔ)備。 3）平面假設(shè) ： 變形前的橫截面，變形后仍為平面且各橫截 面沿桿軸線作相對(duì)平移 28 橫向線 —— 仍為平行的直線，且間距增大。 21 2）軸力的符號(hào)規(guī)定 ： 壓縮 — 壓力 ， 其軸力為負(fù)值 。 二、材料的受力 （一） 軸向拉伸與壓縮概念與實(shí)例 16 向拉壓的工程 實(shí)例 工程桁架 17 活塞桿 F F 廠房的立柱 18 向拉壓的概念： （ 2）變形特點(diǎn)：桿沿軸線方向伸長或縮短。 伸長率 （延伸率）： %100001 ???lll?斷裂后 拉伸試樣的頸縮現(xiàn)象 布氏硬度計(jì) (4)硬度 材料抵抗表面局部塑性變形的能力。 1. 靜載時(shí)的機(jī)械性能 靜載： 對(duì)試樣進(jìn)行緩慢加載 (1） 彈性和剛度 彈性：材料彈性變形的能力。 塑性材料 在拉伸和壓縮時(shí)的彈性極限、屈服極限基本相同，對(duì)受壓和受拉構(gòu)件都適用。第五節(jié) 產(chǎn)品中主要構(gòu)件的受力分析 一、材料的性能 表述 材料的性能通常有 強(qiáng)度 和 剛度 兩個(gè)方面。 根據(jù) 大量的實(shí)驗(yàn)， 把材料按照力學(xué)性能分成了兩大類別，即 塑性材料 和 脆性材料 。 ? 外力切除后不能恢復(fù)的變形稱為 塑性變形 。 s (3)塑性 斷裂前材料產(chǎn)生塑性變形的能力 。 鋼鐵材料規(guī)定次數(shù)為 107，有色金屬合金為 108。 FN F 以 1－ 1截面的右段為研究對(duì)象： 內(nèi)力 FN 沿軸線方向，所以稱為軸力。 縱向線 —— 仍為平行的直線，且間距減小。 7）拉壓桿內(nèi)最大的正應(yīng)力： 等直桿： AF N ma xma x ??變直桿： ma xma x ?????????AF N?9）公式的使用條件 (1) 軸向拉壓桿 (2) 除外力作用點(diǎn)附近以外其它各點(diǎn)處。 → F （ 2） 設(shè)計(jì) 截面尺寸 —— 已知： F、 [σ ] 。 試求： [F] 解： ][π4 2 ?? ?? dFkN ][π 2 ?? ?dFbsbs ][??? ?? dFkN ][ bs ?? ?? dF][)(m a x ??? ??? db FkN ][)( ??? ??dbFkN 2 5 ][ ?F結(jié)論： 強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度 例 已知： F = 80 kN, ? = 10 mm, b = 80 mm, d = 16 mm, [? ] = 100 MPa, [?] bs = 300 MPa, [? ] = 160 MPa 試校核接頭的強(qiáng)度 搭接接頭 解： 1. 接頭受力分析 當(dāng)各鉚釘?shù)?材料 與 直徑 均相同， 且 外力作用線 在鉚釘群剪切面上的投影，通過 鉚釘群剪切面形心 時(shí) ， 通常即認(rèn)為 各鉚釘剪切面上的剪力相等 若有 n個(gè)鉚釘，則每一個(gè)鉚釘受力 nF/ nF/m4SFF ?][M P a 22S ?? ???? dFdFbsSbbs ][M P a 125 ???? ???? dFdF][M P a 125)(1N11 ??? ????? dbFAF][M P a 125)2(4 32N22 ??? ????? dbFAF2. 強(qiáng)度校核 剪切強(qiáng)度： 擠壓強(qiáng)度： 拉伸強(qiáng)度： 4/F 4/接頭強(qiáng)度足夠 （三） 扭轉(zhuǎn)概念和工程實(shí)例 卷揚(yáng)機(jī)軸受到扭轉(zhuǎn) 攪拌機(jī)的軸受到扭轉(zhuǎn) （ 1）螺絲刀桿工作時(shí)受扭 。 圓軸受扭時(shí)其橫截面上的內(nèi)力偶矩稱為 扭矩 ，用符號(hào) T 表示。m 在 BC段內(nèi) M1 M2 M3 M4 A B C D T 圖 (kN 材料的許用切應(yīng)力 [t ] = 80MPa ，試校核該軸的強(qiáng)度 。 (2)外伸梁 :若簡支梁有一端或兩端伸出支座之外，則為外伸梁。 應(yīng)力的分布圖： M Z y σmax σmax zIMy??彎曲正應(yīng)力計(jì)算 公式 彎矩 可代入絕對(duì)值，應(yīng)力的符號(hào)由變形來判斷。 提高梁承載能力的措施 ? ??? ??zWM ma xma x ? ??? ???bISQzz ma xma xma x1）合理安排梁的受力，減小彎矩。按等強(qiáng)度原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以使材料得到充分利用，減輕重量降低成本 。力流平緩原則 。 St. Demetrios Greek Orthodox Chrch 教堂建筑結(jié)構(gòu) 由重復(fù)的空間結(jié)構(gòu)單元組成，拱形結(jié)構(gòu)，符合力學(xué)要求。 比如 在彎曲受力中，工字型材梁的強(qiáng)度要好于圓柱型材 。 (1）放置方式 ： 62bhW Z ?左62hbW Z ?右(2）抗彎截面模量 /截面面積 AWz截面形狀 圓 形 矩 形 槽 鋼 工字鋼 h)~( h)~((3）根據(jù)材料特性選擇截面形狀 對(duì)于 鑄鐵類抗拉、壓能力不同的材料，最好使用 T字形類的截面，并使中性軸偏于抗變形能力弱的一方，即：若抗拉能力弱，而梁的危險(xiǎn)截面處又上側(cè)受拉，則令中性軸靠近上端。試校核輪軸的強(qiáng)度。 4)梁的支座反力 滑動(dòng)鉸支 1 (Ry) 固定鉸支 2 (Rx， Ry) 固 定 端 3 (M， Rx， Ry) Ry
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