金宏明全套配套课件汽车机械基础上部PPT第四章上.ppt

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1、第四章杆件的基本变形杆件的变形图1-39套筒扭力扳手操作示意图杆件四种基本变形杆件——长度远大于横截面尺寸的构件。轴向拉压变形剪切变形扭转变形弯曲变形第一节拉伸与压缩玩一玩这是一个人链游戏，请5位同学A、B、C、D和E上讲台，其中三位A、B和C站在黑板前，手挽手、肩并肩，形成一个整体；另两位同学D和E用老师事先准备好有一定宽度的带子分别挽上站在两侧A和C同学的左、右手臂。然后，DE两同学则用带子牵引试图将ABC三人拉开，中间ABC三位同学应用力挽紧所扣手臂，不使整体破坏。如图4-1所示，不管是否被拉开，只要形成对抗，游戏结束。图4-1

2、人链游戏示意图内力与截面法内力是直接与杆件的强弱程度相联系的。为了解决强弱程度，即强度问题，必须求出在外力作用下杆件内力的大小。图4-2截面法示意图截面法是分析杆件内力的唯一方法图4-2截面法示意图截面法①截：确定需求内力的截面，并沿截面假想地把构件切开。②取：选取其中一部分为研究对象。③代：将截去部分对研究对象的作用，以截面上的未知内力来代替。④平：根据研究对象的平衡条件，建立平衡方程，以确定未知内力的大小和方向。例4-1如图4-3a所示，设一杆沿轴线同时受力F1、F2、F3的作用，其作用点分别为A、C、B，求杆各横截面上的轴力。图

3、4-3例4-1题图例4-1的解解，，1.横截面1-1图4-3例4-1题图例4-1的解2.横截面2-2图4-3例4-1题图拉伸与压缩概念受力特点是：作用于杆件上的外力合力的作用线沿杆件轴线。变形特点是：沿轴线方向产生纵向伸长或缩短。以轴向伸长为主要变形特征的杆件称为拉杆。以轴向压缩为主要变形特征的杆件称为压杆。拉伸与压缩实例图4-5发动机连杆图4-6汽车转向拉杆应力（a）清障通用硬杠（b）拖小型车专用硬杠图4-7道路清障用大小两种硬杠应力杆件在外力作用下，单位面积上的内力称为应力。公式描述了内力在横截面上的密集程度。垂直于截面的应力，称

4、为正应力。当轴向为拉力时，截面上的应力为拉应力，以正号表示拉应力。轴力为压力时，截面上的压力为压应力，以负号表示压应力。例4-2如图4-7a、b分别为道路清障通用硬杠和拖小型车专用硬杠，截面均为圆形。通用型硬杠D=70mm，小型车硬杠d=30mm，若拖动大型车所需力，即作用在通用硬杠上拉力，拉动小型车所需力，即作用在拖小型车专用硬杠上拉力，试求两硬杠截面上的正应力。例4-2的解ΣFx1=0，FN1−F1=0FN1=F1=2kNΣFx2=0，FN2−F2=0FN2=F2=0.5kN图4-4拉伸和压缩受力简图例4-2的解应力集中因截面尺寸

5、改变而引起应力局部增大的现象称为应力集中。这些应力集中点通常就是杆件的强度薄弱处。图4-8汽车车轴根部断裂的情形胡克定律图4-9弹簧测力计胡克定律应用图4-10指针式扭力扳手弹性模量低碳钢（Q235）的E为200-210GPa，铸铁的E为113-157GPa，铝合金的E约为70GPa，橡胶的E约为0.00785GPa。胡克定律例4-3若例4-2中硬杠采用低碳钢（Q235，取E＝205GPa）材料制成，通用硬杠长度为3m，小型车硬杠的长度为1.8m，分别求出两硬杠的伸长量。解根据公式4-3，有通用硬杠伸长量小型车硬杠伸长量拉伸（压缩）时

6、材料的力学性质做一做将一根直径4或5毫米铝焊条（L109）用两手反复折弯，直到焊条被断裂，观察焊条弯曲变形及断裂情况，感受折弯焊条所需力的变化。图4-11标准试件示意图低碳钢拉伸时的力学性质图4-12低碳钢试件拉伸图图4-13低碳钢应力—应变图低碳钢应力—应变图分析弹性阶段屈服阶段强化阶段局部变形阶段图4-14滑移线和缩颈现象示意图拉伸时力学性质应用图4-16气缸盖固定螺栓检验作业标准（a）（b）铸铁拉伸时的力学性质应力和应变都很小，没有屈服阶段和缩颈现象，没有明显的直线段。拉断时的最大应力为材料的强度极限。铸铁等脆性材料的抗拉强度很

7、低，不及低碳钢的强度极限的一半，不宜用作受拉杆件的材料。图4-15灰铸铁应力—应变图材料压缩时的力学性质图4-17低碳钢压缩曲线图4-18铸铁压缩曲线安全系数和许用应力为了保证杆件的安全，必须使杆件在载荷作用下工作的最大应力低于材料的极限应力。强度贮备杆件是安全程度的体现，人们将强度贮备的多少称为安全系数。允许材料承受的最大应力，称为材料的许用应力。许用应力值可由极限应力除以一个大于1的安全系数得到。第二节剪切和挤压做一做用普通手用老虎钳来剪一般家用电线,如图4-19。第一次可用力剪断一载，第二次根据第一次剪断电线所需的力，适当减力，

8、将电线慢慢再剪下一截。图4-19用老虎钳剪电线剪切的概念图4-20受剪切杆件受力变形特点及切应力示意图（a）剪切特点受力特点是：作用于杆件两侧面上外力的合力大小相等、方向相反，且作用线相距很近；变形特点是：杆件沿两力作用