化工机械基础第五章圆轴的扭转.ppt

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1、向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程第五章 圆轴的扭转第一节 圆轴扭转的实例与概念第一页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程传动轴传动轴工程上传递功率的圆轴及其扭转变形工程上传递功率的圆轴及其扭转变形第二页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程工程上传递功率的圆轴及其扭转变形工程上传递功率的圆轴及其扭转变形哪哪种种工工具具的的力力学学设设计计比比较较合合理理？第三页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向

2、下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程工程上传递功率的圆轴及其扭转变形工程上传递功率的圆轴及其扭转变形圆圆轴轴A AB B发发生生扭扭转转变变形形第四页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程1.1.1.1.扭转变形扭转变形受扭杆件的力学模型特征受力特点：变形特点：反向力偶，且外力偶的作用面反向力偶，且外力偶的作用面与杆件轴线垂直；与杆件轴线垂直；横截面之间绕杆件的轴线产横截面之间绕杆件的轴线产生相对角位移生相对角位移。具有上述特征的变形具有上述特征的变形称为称为扭转变形扭转变形。工程上，

3、把承受扭转工程上，把承受扭转变形的杆件称为变形的杆件称为“轴轴”。横截面之间的相对角位移，称为横截面之间的相对角位移，称为扭转角扭转角。第五页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程2名词：扭转角扭转角：两截面之间的相对转角：两截面之间的相对转角,用用 表示。表示。(与截面相对位置有关）与截面相对位置有关）剪切角剪切角：杆件表面纵向直线的转角，用杆件表面纵向直线的转角，用 表示。表示。(与截面相对位置无关）与截面相对位置无关）第六页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束

4、化工设备机械基础教程第二节第二节 扭转时的外力和内力扭转时的外力和内力一、扭转时外力偶矩的计算一、扭转时外力偶矩的计算若已知圆周力P和轮子半径R，则外力偶矩若已知功率N(kW)和转速n(r/min)，由物理学可知：第七页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程二、扭转时横截面上的内力二、扭转时横截面上的内力扭矩的扭矩的判断：右手螺旋法则判断：右手螺旋法则第八页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程例5-1 主动轮NA=120kW，从动轮NB=30kW

5、，NC=40kW，ND=50kW，转速n=300r/min，画出扭矩图。第九页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程第十页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程练习题练习题：传动轴。已知三个轮各自的传动功率为:PA=19kW,PB=44kW,PC=25kW,转速n=150rpm，试画传动轴的扭矩图。问：若交换轮A和轮B的位置，传动轴的扭矩图有何变化？ABCTATBTC练习题第十一页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调

6、音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程练习题练习题：传动轴。已知三个轮各自的传动功率为:PA=19kW,PB=44kW,PC=25kW,转速n=150rpm试画传动轴的扭矩图。问：若交换轮A和轮B的位置，传动轴的扭矩图有何变化？ABCTATBTC-2800-1590 x1210-1590 x同样 =2800Nm,=1590Nm 练习题第十二页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程ABxTKTKATKTnBxTKTnTnxO+TK扭矩图扭矩图mm关于应力的三个问题关于应力的三个问题：存在什么应力存在什么应力应力如何分

7、布应力如何分布应力如何计算应力如何计算？第三节第三节 扭转时横截面上的应力扭转时横截面上的应力第十三页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程实验现象实验现象 当圆轴承受绕轴线转动的外扭转力偶作用时，其横截面上将只有扭矩一个内力分量。圆轴受扭后，将产生扭转变形。圆轴上的直角微元均发生了变化，这种直角的改变量即为剪应变。这表明，圆轴横截面和纵截面上都将出现剪应力分别用 和 表示。ABCDABCD第十四页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程实验现象归纳

8、实验现象归纳123x44123xTkTk4（1）纵向线转动；（2）圆周线绕轴线转动，但仍在原来的平面内；（3）圆周线大小、形状及两圆周线之间的距离不变。第十五页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程y yx xT Tk kz zTn 剪应力方向是沿周边切线方向；剪应力方向是沿周边切线方向；平截面假定。平截面假定。截面只有剪应力，无正应力，即纯剪切；截面只有剪应力，无正应力，即纯剪切；推论：推论：第十六页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程变形关系

9、变形关系物理关系物理关系一、应力分布规律一、应力分布规律第十七页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程二、横截面上剪应力计算公式第十八页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程截面的极惯性矩抗扭截面模量第十九页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程三、极惯性矩和抗扭截面模量三、极惯性矩和抗扭截面模量1、实心圆轴第二十页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首

10、页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程2、空心圆轴令：d/D=a第二十一页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程存在什么应力存在什么应力应力如何分布应力如何分布应力怎样计算应力怎样计算三三个个待待定定问问题题的的答答案案ABxTKTK第二十二页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程MOMOOA例题例题5-2：轴，：轴，d=50mm，MO=1kN.m,求求 处的处的切应力切应力及边缘处的及边缘处的最大切应力。最大切应力。2.求极惯性矩及

11、抗扭截面系数求极惯性矩及抗扭截面系数3.求 及第二十三页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程第四节 扭转的强度条件强度校核、设计截面与确定许可载荷第二十四页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程例5-3 汽车主传动轴内径d=85mm、外径D=90mm，45号钢，=60MPa，轴受到的最大转矩m=1.5kN.m （1）校核此空心轴的强度；（2）等强度实心轴直径；（3）求实心轴与空心轴的质量比。第二十五页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上

12、向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程第五节 圆轴的扭转变形与刚度条件扭转刚度条件扭转刚度条件第二十六页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程例5-4 m=4.5kN.m,d1=70mm,d2=55mm,L1=1m,L2=1.5m,G=80GPa,=60MPa,=1.5 0/m,进行强度校核和刚度校核。第二十七页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程第二十八页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程作作 业业P96 第28题，第29题，第30题第二十九页，编辑于星期六：十八点 二十二分。向下向下向上向上末页末页首页首页调音调音返回返回 结束结束化工设备机械基础教程第三十页，编辑于星期六：十八点 二十二分。