横截面上的内力.ppt

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1、第二章精密机械零件受力变形与应力分析第一节精密机械零件的强度与刚度第二节杆件的拉伸与压缩第三节机械零件的剪切第四节圆轴扭转第五节梁类零件的平面弯曲主要内容§1精密机械零件的强度与刚度二.刚度零件抵抗变形的能力。要求零件在受力时所产生的弹性变形在允许的限度内。一.强度零件抵抗破坏的能力。破坏形式：断裂、过大的塑性变形。按载荷特征分类集中载荷分布载荷（均布载荷、非均布载荷）按载荷性质分类静载荷动载荷三.受力外力及其分类外界对构件的作用力称为外力。载荷约束反力按外力作用的来源分类：体积力物体的自重、惯性力

2、等是体积力表面力作用于容器壁上的液体压力、两物体间的接触压力按外力作用的方式分类：静载荷动载荷如交变载荷、冲击载荷按外力随时间变化分类：绝大多数物体的变形被限制在弹性范围内，这时的物体被成为弹性体。四.变形物体受力后发生尺寸和形状的改变外力撤去后可完全消失的变形称弹性变形；外力解除后不能消失的变形成塑性变形;对弹性体假设:①连续性假设。认为组成弹性体的物质毫无空隙地充满了弹性体的整个几何空间。弹性体中的力学量和变形量都可以表示成坐标的连续函数。②均匀性假设。认为弹性体内各点处的力学性能是相同的。从弹性

3、体内部任何部位所切取的微单元体，都具有完全相同的力学性能。③各向同性假设。认为弹性体沿着不同方向具有相同的力学性能。内力：杆件受外力作用发生变形时，其内部分子间同时产生一种力图恢复到变形前的形状和尺寸的抵抗力。内力与外力互相对立，互相依存，同时出现，同时消失。内力求取方法—截面法应力()：横截面单位面积上的内力。>0，拉应力；<0，压应力;§2杆件的拉伸与压缩一.内力与应力沿轴线方向的内力FN称为轴力，使杆件产生轴向伸长或缩短；与横截面相切的内力FSy和FSz称为剪力，使相邻横截面产生相对错动；

4、绕x轴的力偶Mx称为扭矩，使各横截面产生绕轴线的相对转动；绕y轴和z轴的力偶My和Mz称为弯矩，使杆件分别产生xz平面内和xy平面内的弯曲变形。由于杆件是平衡的，它的任一部分也是平衡的。内力和内力偶与作用在该杆段上的外力构成平衡力系。由平衡方程，，，，为了区别内力的拉、压性质，规定拉力取“+”号，压力取“-”号。垂直于截面的应力称为正应力，用符号“σ”表示，直杆轴向拉伸或压缩时横截面上的正应力公式式中N——横截面上的内力，N；A——横截面面积，m2;由于内力总是与外力平衡，所以计算应力时，可直接用外力

5、大小来计算，即；胡克定律也可以写为另一种形式材料在弹性限度内，杆件的绝对伸长（或缩短）与外力P及杆长l成正比，与杆件横截面面积A及材料的弹性模量E成反比。根据低碳钢拉伸实验，材料在弹性限度内，应力σ与应变ε成正比，即胡克定律二.强度计算要保证构件工作时不至于被破坏，必须使工作应力小于材料的极限应力。杆中的最大工作应力必须满足如下条件：一般钢材s=2.0～2.5，对脆性材料s=2.0～3.5。脆性材料:　极限应力取强度极限σb　；塑性材料：极限应力取屈服极限σs　；强度条件在设计中可用于解决三类问题：截

6、面积的计算强度校核3.许用负荷的确定①从安全的角度考虑，应加大安全系数，降低许用应力，就要增加材料的消耗和机器的重量，造成浪费。②从经济角度考虑，应减小安全系数，提高许用应力，这样可以少用材料，减轻自重，但又有损于安全。§3机械零件的剪切一．内力与应力一对大小相等、方向相反，且距离很近的横向力作用于物体两侧，物体受力后受剪面（横截面）发生相对错动，称为剪切变形。作用力P称为剪切力，发生相对错动的面称为剪切面。工程中常用螺栓，销钉联接其他构件，螺栓，销钉为联接件，构件为被联接件。铆钉联接：剪应力的大小可

7、用下式求出：式中A——受剪面面积通常认为剪应力沿受剪面均匀分布。为了使联接件不被剪断，应使其工作时的剪切应力小于或等于材料的许用剪切应力，故剪切强度条件为：二.剪切的强度计算例:汽车中的转向轴在杆端垂直于轴线的平面内作用有外力偶M0外力作用特点杆件扭转时，任意两横截面间相对转过的角度，称为两截面的相对扭转角，用fAB表示。变形特点§4机械零件的扭转圆轴扭转变形特征各圆周线的形状和大小不变，间距不变。各圆周线（横截面）都绕轴心线相对转动了某一角度。各纵线都转动了（倾斜）同一微小角度（剪切角或剪应变），

8、小方格发生歪斜。lM转动轴的受力特点是：作用于其上的外力是一对转向相反、作用面与杆件横截面平行的外力偶矩。杆件变形的特点是：杆的任意两个横截面围绕轴线作相对转动。杆件的这种变形称为扭转。一.轴类零件的扭转内力和应力由平衡方程Mn是横截面上的内力偶矩，称为扭矩。取左边部分外力偶外力偶内力偶平衡现在以受两外扭矩M作用的圆轴为例，分析扭转时的内力和应力.dx圆轴扭转时的剪应力1、变形几何方程rdoo'推论一：圆轴扭转时横截面上只有垂直于半径方向的剪应力，