上部PPT46125 金宏明 汽车机械基础 课件第四章上

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,截：确定需求内力的截面，并沿截面假想地把构件切开。取：选取其中一部分为研究对象。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。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,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,Fx1=0，FN1F1=0FN1=F1=2kNFx2=0，FN2F2=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E205GPa）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,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,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,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，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,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：杆件沿两力作用的截面发生相对的错动。,剪力和切应力,在外力作用下发生剪切变形，在零件内部产生一个抵抗变形的力，称为剪力。切应力表示沿剪切面上应力分布的程度，即单位面积上所受到的剪力。,剪切变形实例,剪切变形实例,活塞