杆件的强度分析与计算

《杆件的强度分析与计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、杆件的强度分析与计算第一节概述一、构件的承载能力机械或机器的每一组成部分称为构件，它是机器的运动单元，为保证构件正常工作，构件应具有足够的能力负担所承受的载荷。因此，构件应当满足以下要求：（一）、强度要求：构件在外力作用下应具有足够的抵抗破坏的能力。在规定的载荷作用下构件不应被破坏，具有足够的强度。例如，冲床曲轴不可折断；建筑物的梁和板不应发牛较大塑性变形。强度要求就是指构件在规定的使用条件下不发生意外断裂或塑性变形。（二）、刚度要求：构件在外力作用下应具冇足够的抵抗变形的能力。在载荷作用下，构件即使有足够的强度，但若变形过大，

2、仍不能正常工作。例如，机床主轴的变形过大，将影响加工精度；齿轮轴变形过大将造成齿轮和轴承的不均匀磨损，引起噪音。刚度要求就是指构件在规定的使用条件下不发生较大的变形。（三）、稳定性要求：构件在外力作用下能保持原有直线平衡状态的能力。承受压力作用的细长杆，如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等应始终维持原有的直线平衡状态，保证不被压弯。稳定性要求就是指构件在规定的使用条件下有足够的稳定性。为满足以上三方面的耍求，构件可选用较好的材料和较大的截面尺寸,但这与节约和减轻构件自相矛盾。构件设计的任务就是在保证满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，

3、以最经济的方式，为构件选择适宜的材料、确定合理的形状和尺寸。二、变形固体的基本假设由各种固体材料制成的制成的构件在载荷作用下将产生变形，称为变形固体或变形体。为了便于理论分析和实际计算，对变形固体常采用的几个基本假设：（一）・连续性假设：假设在固体所占有的空间内毫无空隙地充满了物质。实际上，组成固体的粒子之间存在空隙，但这种空隙极其微小，可以忽略不计。于是可认为固体在其整个体积内是连续的。基于连续性假设，固体内的一些物理量可用连续函数表示。（二）・均匀性假设：均匀性假设是指材料的力学性能在各处都是相同的，与其在固体内的位置无关。

4、（三）•各向同性假设：即认为材料沿各个方向的力学性质是相同的。具有这种属性的材料称为各向同性材料。例如钢、铜、铸铁、玻璃等。而木材、竹和轧制过的钢材等，则为各向异性材料。但是，有些各向异性材料也可近似地看作是各向同性的。我们只讨论各向同性材料。（四）•完全弹性假设：构件在外力作用下将发生变形，当外力不超过一定限度，大多数构件在外力去掉后均能恢复原状。当外力超过某一限度，则在外力去掉后只能部分地复原而另一部分变形不能消失。外力去掉后能消失的变形称为弹性变形；不能消失而留下來的变形称为塑性变形。工程实际屮多数构件在正常工作条件下只产

5、生弹性变形，而且这些变形与构件原有尺寸相比通常很小，所以，本教材只研究完全弹性的构件。三、杆件变形的基本形式在机器中，构件的形状是多种多样的。如果构件的纵向（长度方向）尺寸较横向（垂直于长度方向）尺寸大得多，这样的构件称为杆件。杆件是工程中最基木的构件。如机器中的传动轴、螺杆、房屋中的梁和柱等均属于杆件。某些构件，如齿轮的轮齿、曲轴的轴颈等，并不是典型的杆件，但在近似计算或定性分析中也简化为杆。垂直于杆长的截面称为横截面，各横截面形心的连线称为轴线。轴线为直线，且各横截面相等的杆件称为等截面直杆，简称为等直杆。我们这里主要研究等

6、直杆。外力在杆件上的作用方式是多种多样的，当作用方式不同时，杆件产生的变形形式也不同。归纳起來，杆件变形的基本形式冇如下四种：（-）拉伸或压缩：图9.1.1所示简易吊车。在载荷F作用下，AC杆受到拉伸，而BC杆受到压缩。这类变形形式是由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力引起的，表现为杆件的长度发生伸长或缩短。起吊重物的钢索、桁架的杆件、液压油缸的活塞杆等的变形，都属于拉伸或压缩变形。（二）剪切：图9.1.2a）所示为钏钉联接，在F力作用下，钏钉受到剪切。这类变形形式是由大小相等、方向相反、相互平行的力引起的，表现为

7、受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动，如图9.1.2b所示。机械中常用的联接件，如键、销钉、螺栓等都产生剪切变形。图9.1.1轴向拉伸与压缩图图9.1.2剪切（3）扭转：如图9.1.3所示方向盘转轴AB,在工作时发生扭转变形。这类变形形式是由大小相等、方向相反、作用面垂直于杆件轴线的两个力偶引起的，表现为杆件的任意两个横截面发牛绕轴线的相对转动。汽车的传动轴、电机的主轴等，都是受扭杆件。（4）弯曲：如图9.1.4所示梁的变形即为弯曲变形。这类变形是由垂直于杆件轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向

8、相反的力偶引起的。变形表现为杆件轴线由直线变为曲线。在工程中，受弯杆件是最常遇到的情况之一。桥式起重机的大梁、各种心轴以及车刀等的变形都属于弯曲变形。还有一些杆件的变形比较复杂，可能同时发生几种基本变形。例如钻床立柱同时发生拉伸和弯曲两种基本变形；车床主轴工作吋