材料力学第4章-圆轴扭转

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1、TSINGHUAUNIVERSITY范钦珊教育教学工作室FANQin-ShansEducation&TeachingStudio范钦珊范钦珊教育与教学工作室材料力学材料力学(4)(4)2013年3月6日返回总目录材料力学材料力学基础篇之四上一章TSINGHUAUNIVERSITY第第44章章圆轴扭转时的强度圆轴扭转时的强度与刚度计算与刚度计算(Chapter4DesignofStrengthandRigidityforcircularshaftundertorsion)返回下一章总目录第4章圆轴扭转时

2、的强度与刚度计算杆的两端承受大小相等、方向相反、作用平面TSINGHUAUNIVERSITY垂直于杆件轴线的两个力偶，杆的任意两横截面将绕轴线相对转动，这种受力与变形形式称为扭转（torsion）。MMee本章主要分析圆轴扭转时横截面上的剪应力以及两相邻横截面的相对扭转角，同时介绍圆轴扭转时的强度与刚度设计方法。第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算TSINGHUAUNIVERSITY工程中承受扭转的圆轴工程中承受扭转的圆轴外加扭力矩外加扭力矩、、扭矩与扭矩图扭矩与扭矩图剪应力成对定理剪应力成对定

3、理剪切胡克定律剪切胡克定律圆轴扭转时横截面上的剪应力分析圆轴扭转时横截面上的剪应力分析与强度设计与强度设计圆杆扭转时的变形及刚度计算圆杆扭转时的变形及刚度计算结论与讨论结论与讨论第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算TSINGHUAUNIVERSITY工程中承受扭转的圆轴工程中承受扭转的圆轴返回总目录返回第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY第4章圆轴扭

4、转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY请判断哪一杆件将发生扭转？连接汽轮机和发电机的传动轴将产生扭转。第4章

5、圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY请判断哪些零件将发生扭转？传动轴传动轴将产生扭转第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY请判断哪一杆件将发生扭转？当两只手用力相等时，拧紧螺母的工具杆将产生扭转。第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算工程中承受扭转的圆轴TSINGHUAUNIVERSITY受扭圆轴的力学模型受扭圆轴的力学模型MMee第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算TSINGHUAUNIVERSITY外加扭

6、力矩外加扭力矩、、扭矩与扭矩图扭矩与扭矩图返回总目录返回第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算外加扭力矩、扭矩与扭矩图TSINGHUAUNIVERSITY■■外加扭力矩外加扭力矩与功率和转速的关系与功率和转速的关系第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算外加扭力矩、扭矩与扭矩图作用于构件的外扭矩与机器的转速、功率有关。在传动轴TSINGHUAUNIVERSITY计算中，通常给出传动功率P和转递n，则传动轴所受的外加扭力矩M可用下式计算：ePPMMee95499549[Nm][Nm]nn其中P为功率，单位为

7、千瓦（kW）；n为轴的转速，单位为转/分（r/min）。如果功率P的单位用马力（1马力=735.5N•m/s），则PP[[马力马力]]MMee70247024[Nm][Nm]nn[r/min][r/min]第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算外加扭力矩、扭矩与扭矩图TSINGHUAUNIVERSITY■■圆轴扭转时横截面上的内力分量圆轴扭转时横截面上的内力分量————扭矩扭矩第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算外加扭力矩、扭矩与扭矩图外加扭力矩M确定后，应用截面法可以确定横截面上的内eTSINGHU

8、AUNIVERSITY力——扭矩，圆轴两端受外加扭力矩M作用时，横截面上将产e生分布剪应力，这些剪应力将组成对横截面中心的合力矩,称为扭矩（twistmoment），用M表示。xMeMeMeMMxx第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算外加扭力矩、扭矩与扭矩图扭矩的正负号规则扭矩的正负号规则TSINGHUAUNIVERSITYMeMMxxn+MMxx扭矩矢量与所在横截面的外法线方向一致时，扭矩为正。第4章圆轴扭转时的强度与刚度计算外加扭力矩、