汽车机械基础知识课件

任务目标汽车机械基础重点难点主要内容本章小结主要内容本章小结任务目标汽车机械基础重点难点主要内容本章小结主要内容本章小汽车机械基础任务目标学会在汽车结构件设计、维修中对构件的力学性能进行分析，确保构件长期安全可靠使用。理解货运方式选择的影响因素掌握材料的强度、刚度、稳定性的计算熟悉材料的力学性能分析方法了解材料的力学性能指标及其意义汽车机械基础任务目标学会在汽车结构件设计、维修中对构件的力汽车机械基础重点难点由材料力学的核心概念强度、刚度、稳定性出发，从三类基本变形入手，建立起三类变形的强度条件、刚度条件,由此进行强度、刚度校核、截面尺寸设计、确定最大载荷的计算。并熟悉掌握由此主线所引入的概念体系，诸如截面法、正应力、切应力等，最终建立起材料力学的基本知识体系结构。汽车机械基础重点难点由材料力学的核心概念强汽车机械基础主要内容第二节轴向拉伸和压缩第一节材料力学的基本概念

第三节圆轴的扭转第四节直梁的弯曲第五节应力集中汽车机械基础主要内容第二节轴向拉伸和压缩第一节材料力学的汽车机械基础第一节

材料力学的基本概念汽车机械基础第一节

材料力学的基本概念汽车机械基础本节任务目标主要了解材料力学研究的问题及其任务，强度、刚度、稳定性，以及构件的主要变形。汽车机械基础本节任务目标主要了解材料力学研究汽车机械基础

各类机械设备及工程结构均是有若干构件组成的系统，所谓构件，即组成机械或结构的基本运动单元。由于构件在工作时往往承受载荷作用，其必然产生形状和大小的变化，即变形，轻微的变形是不可避免的，但严重的变形甚至断裂则应竭力避免。一、材料力学研究的问题及其任务汽车机械基础 各类机械设备及工程结构均是有若干构件组成的系统汽车机械基础

构件抵抗断裂（或称破坏）的能力，称为强度。如果构件的尺寸、材料的性能与载荷不相适应，比如电梯的钢丝绳过细，汽车的传动轴直径太小，当承载大载荷时，就可能因强度不够而发生断裂，使机器无法正常工作，甚至造成灾难性事故。因而材料力学首先要解决构件的强度问题，即如何使构件具有足够的强度，以保证在载荷作用下不致破坏。1．强度汽车机械基础 构件抵抗断裂（或称破坏）的能力汽车机械基础构件抵抗变形的能力，称为刚度。外力作用下，材料的变形是不可避免的，因此轻微的变形是机械设计中允许的，但严重的变形会导致机械性能下降，振动加强、噪音加大，磨损加重，因此在机械设计中要考虑构件的刚度问题。比如，车床主轴若变形较大如图所示，则会破坏齿轮的正常啮合，引起轴承的不均匀磨损，影响被加工零件精度。对这类构件，要考虑刚度问题。2．刚度主轴刚度不够而弯曲汽车机械基础构件抵抗变形的能力，称为刚度。外汽车机械基础3．稳定性受压的细长杆和薄壁构件，载荷增加时，在满足强度要求的情况下，还可能出现突然失去初始平衡的情形，称为丧失稳定，简称失稳。例如顶起车辆的千斤顶的螺杆，挖掘机液压顶杆如图所示，有时会突然变弯，甚至弯曲断裂，由此导致严重事故。在细长杆和薄壁构件在受压状态下，需要重点考虑如何使构件具有足够的保持初始平衡形态的能力，也就是构件的稳定性。细长杆的失稳汽车机械基础3．稳定性受压的细长杆和薄壁构件汽车机械基础二、构件的主要变形构件在载荷作用下，其变形的基本形式有四种：轴向拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转和弯曲，如表所示，其他复杂的变形形式，都是上述两种或两种以上基本变形的组合，称为组合变形。构件的不同变形形式，对其进行材料力学分析的视角是不同的，故对构件的材料力学分析，要先分析构件的受力情况，确定其变形形式，然后再进行材料力学分析。汽车机械基础二、构件的主要变形构件在载荷作用汽车机械基础本节思考与练习1、材料力学研究的问题有哪些？2、构件的主要变形有哪些？汽车机械基础本节思考与练习1、材料力学研究的问题有哪些？第二节轴向拉伸和压缩第二节汽车机械基础本节任务目标主要了解轴向拉伸和压缩时的内力与应力、轴向拉伸和压缩时的应力、材料在拉伸和压缩时的力学性能以及轴向拉伸和压缩时的强度条件。汽车机械基础本节任务目标主要了解轴向拉伸和压汽车机械基础一、轴向拉伸和压缩时的内力与应力对于所研究的构件来说，其他构件或物体作用于其上的力均为外力。构件因外力作用而产生变形，与此同时内部各质点间相互作用力也发生变化，这种因质点间相对位置改变而引起的相互作用力的改变量，称内力。在一定限度内，内力随外力的增大而增加。若内力超过了限度，则构件将被破坏。1．内力与截面法（1）内力的概念汽车机械基础一、轴向拉伸和压缩时的内力与应力汽车机械基础（2）截面法为研究内力问题，人们假想将杆件沿轴向截断，形成截面，如图所示，通过研究截面上的内力来研究轴向拉伸和压缩变形。

截面法研究内力汽车机械基础（2）截面法为研究内力问题，人们假汽车机械基础若取部分Ⅱ为脱离体，则由作用与反作用原理可知，部分Ⅱ截面上的轴力与前述部分上的轴力数值相等而方向相反，如上图所示。同样，此轴力也可以从脱离体的平衡条件来确定。轴力正负号规定：拉力为正，压力为负。在杆件受拉或受压状态未知时，取脱离体截面外法线方向为轴力参考正方向，若通过静力学公式计算出轴力为正，则脱离体受拉；为负，则受压。汽车机械基础若取部分Ⅱ为脱离体，则由作用与反作汽车机械基础在多个力作用时，由于各段杆上轴力的大小及正负号各异，所以为了形象地表明各截面轴力的变化情况，通常将其绘成“轴力图”如图所示。作法是：以杆的端点为坐标原点，取平行杆轴线的坐标轴为称为基线，其值代表截面位置，纵轴表示对应截面上值，正值绘在其基线上方，负值绘在基线下方。（3）轴力图轴力图绘制汽车机械基础在多个力作用时，由于各段杆上轴力汽车机械基础2．轴向拉伸和压缩时的应力横截面单位面积上的内力即为应力。考虑材料相同、一粗一细两个杆件，在受同样外力作用时，横截面上内力相同，但细杆被拉长或拉断时，粗杆的拉长量较细杆小，且未被拉断。这说明构件变形情况与截面面积大小有关，所以应力概念被提出来。杆件变形情况，严谨来说，取决于应力大小，而不是内力大小。（1）应力概念汽车机械基础2．轴向拉伸和压缩时的应力横截面汽车机械基础（2）平面假设为简化问题的处理，假定横截面在轴向拉压时仍然保持为平面不变。由平面假设可知，横截面上只存在垂直于横截面的应力，即正应力，用表示。因为材料均匀连续，并且纵向纤维的伸长相同，所以横截面上的正应力均匀分布。由此正应力表述为：汽车机械基础（2）平面假设为简化问题的处理，汽车机械基础二、拉压杆的变形、胡克定律实验表明，杆受到轴向外力拉伸或压缩时，主要在轴线方向产生伸长或缩短，同时横向尺寸也缩小或增大，分别如图所示，虚线表示变形后的杆件形状。

拉压杆的变形汽车机械基础二、拉压杆的变形、胡克定律实验汽车机械基础纵向线应变

横向线应变

泊松比

是材料的弹性常数

汽车机械基础纵向线应变横向线应变泊松比是材料的弹性常数汽车机械基础胡克定律

由于

得

或

：弹性模量，材料的弹性常数汽车机械基础胡克定律由于得或：弹性模量，材料的弹性汽车机械基础三、材料在拉伸和压缩时的力学性能实践表明，粗细相同的钢丝和铜丝受拉伸时，钢丝不易拉断，而铜丝容易拉断。这说明不同材料抵抗破坏的能力也不同，构件的强度和构件所用材料的力学性能有关。为了得到既安全又经济的构件，必须研究构件材料的力学性能。研究材料的力学性能，不仅可以解决构件的强度计算问题，也可作为选择材料、合理制定工艺规程的依据。

汽车机械基础三、材料在拉伸和压缩时的力学性能汽车机械基础1．材料的力学性能测量原理材料的力学性能是材料的固有特性，可以通过试验来测定。试验应该根据国家标准《金属材料室温拉伸试验方法》中的规定，将材料制成标准试样。拉伸压缩试样

或

汽车机械基础1．材料的力学性能测量原理材料的力汽车机械基础2．塑性材料拉伸时的力学性能Q235A钢的应力应变曲线汽车机械基础2．塑性材料拉伸时的力学性能Q235A钢的应力汽车机械基础（1）比例极限在第Ⅰ阶段——弹性阶段，试件的变形完全是弹性变形，全部卸除荷载后，试件将恢复其原长，因此称这一阶段为弹性阶段。在弹性阶段内，A点是应力与应变成正比即符合胡克定律的最高限，与之对应的应力则称为材料的比例极限，用表示。Q235A钢的比例极限。弹性阶段的最高点F是卸载后不发生塑性变形的极限，而与之对应的应力则称为材料的弹性极限，并以表示。汽车机械基础（1）比例极限在第Ⅰ阶段——弹性汽车机械基础（2）屈服极限第Ⅱ阶段——屈服阶段。超过弹性极限以后，应力有幅度不大的波动，应变急剧地增加，这一现象通常称为屈服或流动，这一阶段则称为屈服阶段或流动阶段。在此阶段，试件表面上将可看到大约与试件轴线成45°方向的条纹，它们是由于材料沿试件的最大切应力面发生滑移而出现的，故通常称为滑移线。

在屈服阶段里，其最高点B的应力称为上屈服极限，而最低点C的应力则称为下屈服极限，上屈服极限的数值不稳定，而下屈服极限值则较为稳定。因此，通常将下屈服极限称为材料的屈服极限或屈服点，并以表示。Q235A钢的屈服极限。汽车机械基础（2）屈服极限第Ⅱ阶段——屈服阶汽车机械基础（3）强度极限（4）材料的塑性

Q235A钢的强度极限

断后伸长率

断面收缩率

低碳钢的

工程上，一般将

的材料称为脆性材料，而将

的材料称为塑性材料。

汽车机械基础（3）强度极限（4）材料的塑性Q235A钢的强汽车机械基础（5）冷作硬化在试样的应力超过屈服点后卸载，然后再重新加载时，材料的比例极限提高了，而断裂后的塑性变形减少了，这表明材料的塑性降低了，这一现象称为冷作硬化。工程上常利用冷作硬化来提高某些构件（如车身覆盖件的加强筋）在弹性范围内的承载能力。汽车机械基础（5）冷作硬化在试样的应力超过屈服汽车机械基础3．脆性材料拉伸时的力学性能灰口铸铁在拉伸时的

曲线汽车机械基础3．脆性材料拉伸时的力学性能灰口铸铁在拉伸时的汽车机械基础灰铸铁的拉伸曲线有如下特点：（1）曲线无明显的直线部分，但是，应力在较小范围内的一段曲线很接近直线，故胡克定律还可适用；

（2）没有屈服、强化、局部变形阶段，只有唯一抗拉强度指标，即试样拉断时横截面上应力。（3）断后伸长率约为

，表明塑性低。

汽车机械基础灰铸铁的拉伸曲线有如下特点：（3）断后伸长率约为汽车机械基础4．塑性材料在压缩时的力学性能塑性材料压缩时的力学性能：

①低碳钢拉、压时的

以及弹性模量

基本相同。

②材料延展性很好，不会被压坏，因此无法得到使其压坏的强度极限应力值。汽车机械基础4．塑性材料在压缩时的力学性能塑性材料压缩时的力汽车机械基础5．脆性材料在压缩时的力学性能压缩时的塑性变形和抗压强度均比拉伸时大得多，宜做受压构件；即使在较低应力下

曲线

也只近似符合胡克定律。

试件最终沿着与横截面大致成

的斜截面发生错动而破坏。汽车机械基础5．脆性材料在压缩时的力学性能压缩时的塑性汽车机械基础四、轴向拉伸和压缩时的强度条件材料丧失正常工作能力时的应力，称为极限应力。

塑性材料：

脆性材料：

塑性材料：

脆性材料：

1．极限应力2．安全因数及许用应力汽车机械基础四、轴向拉伸和压缩时的强度条件材料丧失正常工汽车机械基础3．强度条件为了确保拉杆件不致因强度不足而破坏，其强度条件为：即

根据上述强度条件，可以解决下列三种强度计算问题：

汽车机械基础3．强度条件为了确保拉杆件不致因强度不足而破坏，汽车机械基础已知荷载、杆件尺寸及材料的许用应力，根据强度条件公式检验杆件能否满足强度条件。已知荷载及材料的许用应力，按强度条件选择杆件的横截面面积或尺寸，即确定杆件所需的最小横截面面积。将上述强度条件改写为：

（1）强度校核（2）设计截面尺寸汽车机械基础已知荷载、杆件尺寸及材料的许用应力，根据汽车机械基础（3）确定许用荷载

已知杆件的横截面面积及材料的许用应力，确定许用荷载。将上述强度条件改写为：然后再由

求许用荷载。

汽车机械基础（3）确定许用荷载已知杆件的横截汽车机械基础本节思考与练习1、简述材料在拉伸和压缩时的力学性能。2、灰铸铁的拉伸曲线有什么特点？

3、分析轴向拉伸和压缩时的强度条件。汽车机械基础本节思考与练习1、简述材料在拉伸和压缩时的力学性第三节圆轴的扭转第三节汽车机械基础本节任务目标主要了解扭转时的内力、应力、以及强度的计算。汽车机械基础本节任务目标主要了解扭转时的内力汽车机械基础一、扭转时的内力1．外力偶矩的计算式中，M——外力偶矩，N·m；

P——轴传递的功率，kW

n——轴的转速，rpm或r/min或式中，M——外力偶矩，N·m；

P——轴传递的功率，W——轴的转速，rad/s汽车机械基础一、扭转时的内力1．外力偶矩的计算式中，M汽车机械基础2．扭矩和扭矩图构件受扭时，横截面上的内力偶矩，用“T”表示。扭矩的转向与截面外法线方向满足右手螺旋规则为正，反之为负。MMxMTnTM∑Mx=0T-M=0T=M（1）扭转内力---扭矩（2）截面法求扭矩（3）扭矩的符号规定汽车机械基础2．扭矩和扭矩图构件受扭时，横截汽车机械基础例1已知：n=300r/min，P1=221kW，P2=148kW，P3=73kW，试绘制扭矩图。表示截面上的扭矩沿轴线变化规律的简图。解：①计算外力偶矩KN·m（KN·m）（KN·m）M3M1M2（4）扭矩图汽车机械基础例1已知：n=300r/min，表示截汽车机械基础②求1—1、2—2截面扭矩（扭矩按正方向假设）1—1截面：（留左段）∑Mx=0，T1+M3=0T1=－M3=－2.32kN·m2—2截面：（留右段）∑Mx=0，－T2+

M2=0

T2=M2=4.71kN·m③绘制扭矩图2.32kN·m4.71kN·m简便画法口诀：无载轴段水平线力偶之处有突变M3M1M21122x汽车机械基础②求1—1、2—2截面扭矩1—1截面：汽车机械基础二、圆轴扭转时的应力

假设及推断：①由于圆周线形状、大小及两相邻圆周线间的距离保持不变，半径也不变，可以认为圆轴扭转后，横截面仍保持为平面，这就是平面假设；1．圆轴扭转试验——平面假设汽车机械基础二、圆轴扭转时的应力假设及推断：1．圆轴扭转试汽车机械基础②由于圆周线间的距离保持不变，半径也不变，故知横截面上和沿着半径方向都没有正应力；③由于各矩形网格都歪斜成平行四边形，即左右横截面发生相对错动，故知横截面上必有剪应力，其方向垂直于半径。④各纵向线都倾斜了一个微小的角度，故各矩形网格的直角都改变了角，直角的改变量称为角应变或剪应变，这是剪应力引起的。汽车机械基础②由于圆周线间的距离保持不变，半径也不变汽车机械基础2．横截面上剪应力的分布规律圆轴扭转横截面上应力分布规律

由图可得圆轴扭转时横截面上剪应力的分布规律：剪应力方向与半径垂直，各点剪应力大小，与该点到圆心的距离成正比。在圆心处剪应力为零，圆周边缘处剪应力最大。对于空心圆轴，其剪应力分布规律类似，如图所示。汽车机械基础2．横截面上剪应力的分布规律圆轴扭转横截面上应汽车机械基础3．最大剪应力计算公式（1）圆轴扭转横截面任一点剪应力公式汽车机械基础3．最大剪应力计算公式（1）圆轴扭转横截面任一汽车机械基础（2）圆轴扭转时横截面最大剪应力公式令称为抗扭截面系数，是反映截面形状和尺寸的几何量汽车机械基础（2）圆轴扭转时横截面最大剪应力公式令称为抗扭汽车机械基础1．圆轴扭转的强度条件

三、圆轴扭转时的强度计算许用切应力

可查阅材料设计手册

或

塑性材料：

脆性材料：

汽车机械基础1．圆轴扭转的强度条件三、圆轴扭转时的强度计算汽车机械基础2．强度计算1）强度校核2）设计截面尺寸3）确定最大载荷汽车机械基础2．强度计算1）强度校核2）设计截面尺寸3）汽车机械基础本节思考与练习1、简述横截面上剪应力的分布规律。2、如何计算圆轴扭转时的强度？汽车机械基础本节思考与练习1、简述横截面上剪应力的分布规律。第四节直梁的弯曲第四节汽车机械基础本节任务目标主要了解梁的弯曲、平面弯曲、梁弯曲时横截面上的内力—剪力和弯矩以及纯弯曲时梁横截面上的应力。汽车机械基础本节任务目标主要了解梁的弯曲、平汽车机械基础一、梁的弯曲

当杆件受到垂直于杆轴的外力作用或在纵向平面内受到力偶作用时，如图所示，杆轴由直线弯成曲线，这种变形称为弯曲。以弯曲变形为主的直杆称为直梁，简称梁。对梁的弯曲的分析主要在两方面，一方面分析梁在载荷作用下会不会发生断裂，即梁的强度问题。另一方面，分析弯曲变形是否严重，这涉及到梁的刚度问题。汽车机械基础一、梁的弯曲当杆件受到垂直于杆轴汽车机械基础二、平面弯曲工程中常见的梁，其横截面往往有一条对称轴，如图所示，这条对称轴与梁轴所组成的平面，称为纵向对称平面。如果作用在梁上的外力和外力偶都位于纵向对称平面内，那么梁的弯曲变形将发生在纵向对称平面内，这种弯曲称为平面弯曲。梁的截面及对称性汽车机械基础二、平面弯曲工程中常见的梁，其横汽车机械基础梁的结构形式

（a）（b）（c）梁的结构形式汽车机械基础梁的结构形式（a）（b）（c）梁的结构形式汽车机械基础

三、梁弯曲时横截面上的内力—剪力和弯矩1．截面法分析梁弯曲时的内力汽车机械基础三、梁弯曲时横截面上的内力—剪力和弯矩1．截为了使从左、右两段梁求得同一截面上的剪力和弯矩具有相同的正负号，并考虑到土建工程上的习惯要求，对剪力和弯矩的正负号特作如下规定：（1）剪力使梁段有顺时针转动趋势时，剪力为正，反之，为负，如图所示。（2）弯矩使梁段产生下侧受拉时，弯矩为正，反之，为负，如图所示。汽车机械基础2．剪力和弯矩的正负号规定剪力正负号规定剪矩正负号规定为了使从左、右两段梁求得同一截面上的剪力和弯汽车机械基础3．简易法求剪力和弯矩计算剪力时，截面左侧向上的外力或截面右侧向下的外力取正值；反之，取负值，此规律可记为“左上右下，剪力为正；否则，为负”计算弯矩时，截面左侧梁上外力对截面形心的力矩顺时针转向，截面右侧梁上外力对截面形心的力矩逆时针转向时取正值；反之，取负值，此规律可记为“左顺右逆，弯矩为正；否则，为负”。汽车机械基础3．简易法求剪力和弯矩计算剪力时，汽车机械基础为了形象地表示剪力和弯矩沿梁轴线的变化规律，可以用横坐标表示横截面的位置，用纵坐标表示横截面上的剪力值或弯矩值，根据剪力方程和弯矩方程分别绘制剪力图和弯矩图。由剪力图和弯矩图，可以很直观的确定整个梁段范围内的危险截面所在位置。4．剪力图和弯矩图汽车机械基础为了形象地表示剪力和弯矩沿梁轴线汽车机械基础四、纯弯曲时梁横截面上的应力

1．弯矩的力学本质-正应力梁纯弯曲时横截面上的正应力当梁发生上凹下凸的纯弯曲变形时，截面左侧所受内力情况如下图所示，中性轴以上受压，中性轴以下受拉，其横梁截面右端部分对左端部分的内力分别为压力和拉力。在中性轴附近，内力较小，在中性轴上不受内力作用；远离中性轴部分，内力较大，在梁的上下表面，内力达到最大值。因内力关于中性轴对称，故横截面上梁的弯矩实质上是内力偶矩的合力偶矩，因此在纯弯曲时，横截面上存在垂直于截面的正应力。汽车机械基础四、纯弯曲时梁横截面上的应力1．弯矩的力学本质汽车机械基础是截面对轴的惯性矩，是反映截面尺寸与形状的参量，单位为2．正应力分布规律或

对于一般截面形状，其横截面对轴惯性矩计算公式如下：

汽车机械基础是截面对轴的惯性矩，是反映截面尺汽车机械基础对于常用梁的截面，其具体计算公式如表所示。汽车机械基础对于常用梁的截面，其具体计算公式如表所示。汽车机械基础3．最大正应力令

则

汽车机械基础3．最大正应力令则汽车机械基础4．正应力强度条件（1）强度校核（2）设计截面尺寸（3）确定许用荷载汽车机械基础4．正应力强度条件（1）强度校核（2）设计截面尺汽车机械基础本节思考与练习1、如何规定剪力和弯矩的正负号？2、分析剪力图和弯矩图。3、分析纯弯曲时梁横截面上的正应力分布规律。汽车机械基础本节思考与练习1、如何规定剪力和弯矩的正负号？第五节应力集中第五节汽车机械基础本节任务目标主要了解应力集中、交变应力、理论应力集中系数、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响以及避免应力集中的措施。汽车机械基础本节任务目标主要了解应力集中、交汽车机械基础一、应力集中应力集中，是指由于实际需要，有些零件必须有切口、切槽、油孔、螺纹、轴肩等，导致在这些部位上截面尺寸发生突然变化而引起局部应力急剧增大的现象。因材料内部组织的不均匀性和缺陷，也会导致应力集中现象。汽车机械基础一、应力集中应力集中，是指由于实际汽车机械基础二、交变应力交变应力，是指构件承受的随时间周期变化的应力。实践表明，即使低于材料的屈服极限，施加在构件上的交变应力也会引起构件的突然断裂，且断裂前无明显的塑性变形。这种现象称为疲劳失效。疲劳失效的原因是构件尺寸突变或内部缺陷部位的应力集中诱发微裂纹；在交变应力作用下，微裂纹不断萌生、集结、沟通，形成宏观裂纹并突然断裂。汽车机械基础二、交变应力交变应力，是指构件承汽车机械基础三、理论应力集中系数理论应力集中系数，反映了应力集中的程度，是一个大于1的系数。而且试验结果还表明：截面尺寸改变愈剧烈，应力集中系数就愈大。因此，零件上应尽量避免带尖角的孔或槽，在阶梯杆截面的突变处要用圆弧过渡。汽车机械基础三、理论应力集中系数理论应力集汽车机械基础四、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响在静荷作用下，各种材料对应力集中的敏感程度是不相同的。像低碳钢这样的塑性材料具有屈服阶段，当孔边附近的最大应力达到屈服极限时，该处材料首先屈服，应力暂时不再增大。如外力继续增加，增加的应力就由截面上尚未屈服的材料所承担，使截面上其它点的应力相继增大到屈服极限，该截面上的应力逐渐趋于平均。因此，用塑性材料制作的零件，在静荷作用下可以不考虑应力集中的影响。而对于组织均匀的脆性材料，因材料不存在屈服，当孔边最大应力的值达到材料的强度极限时，该处首先断裂。因此用脆性材料制作的零件，应力集中将大大降低构件的强度，其危害是严重的。这样，即使在静载荷作用下一般也应考虑应力集中对材料承载能力的影响。然而，对于组织不均匀的脆性材料，如铸铁，其内部组织的不均匀性和缺陷，往往是产生应力集中的主要因素，而截面形状改变引起的应力集中就可能成为次要的了，它对构件承载能力不一定会造成明显的影响。汽车机械基础四、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响汽车机械基础五、避免应力集中的措施为避免应力集中造成构件破坏，可采取消除尖角、改善构件外形、局部加强孔边以及提高材料表面光洁度等措施；另外还可对材料表面作喷丸、辊压、氧化等处理，以提高材料表面的疲劳强度。汽车机械基础五、避免应力集中的措施为避免应汽车机械基础本节思考与练习1、什么是交变应力？2、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响？3、避免应力集中的措施都有哪些？汽车机械基础本节思考与练习1、什么是交变应力？本章小结本章小结

1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。

2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。

3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。

4、如果你不相信努力和时光，那么时光第一个就会辜负你。不要去否定你的过去，也不要用你的过去牵扯你的未来。不是因为有希望才去努力，而是努力了，才能看到希望。

5、人生每天都要笑，生活的下一秒发生什么，我们谁也不知道。所以，放下心里的纠结，放下脑中的烦恼，放下生活的不愉快，活在当下。人生喜怒哀乐，百般形态，不如在心里全部淡然处之，轻轻一笑，让心更自在，生命更恒久。积极者相信只有推动自己才能推动世界，只要推动自己就能推动世界。

6、人性本善，纯如清溪流水凝露莹烁。欲望与情绪如风沙袭扰，把原本如天空旷蔚蓝的心蒙蔽。但我知道，每个人的心灵深处，不管乌云密布还是阴淤苍茫，但依然有一道彩虹，亮丽于心中某处。

7、每个人的心里，都藏着一个了不起的自己，只要你不颓废，不消极，一直悄悄酝酿着乐观，培养着豁达，坚持着善良，只要在路上，就没有到达不了的远方！

8、不要活在别人眼中，更不要活在别人嘴中。世界不会因为你的抱怨不满而为你改变，你能做到的只有改变你自己！

9、欲戴王冠，必承其重。哪有什么好命天赐，不都是一路披荆斩棘才换来的。

10、放手如拔牙。牙被拔掉的那一刻，你会觉得解脱。但舌头总会不由自主地往那个空空的牙洞里舔，一天数次。不痛了不代表你能完全无视，留下的那个空缺永远都在，偶尔甚至会异常挂念。适应是需要时间的，但牙总是要拔，因为太痛，所以终归还是要放手，随它去。

11、这个世界其实很公平，你想要比别人强，你就必须去做别人不想做的事，你想要过更好的生活，你就必须去承受更多的困难，承受别人不能承受的压力。

12、逆境给人宝贵的磨炼机会。只有经得起环境考验的人，才能算是真正的强者。自古以来的伟人，大多是抱着不屈不挠的精神，从逆境中挣扎奋斗过来的。

13、不同的人生，有不同的幸福。去发现你所拥有幸运，少抱怨上苍的不公，把握属于自己的幸福。你，我，我们大家都可以经历幸福的人生。

14、给自己一份坚强，擦干眼泪；给自己一份自信，不卑不亢；给自己一份洒脱，悠然前行。轻轻品，静静藏。为了看阳光，我来到这世上；为了与阳光同行，我笑对忧伤。

15、总不能流血就喊痛，怕黑就开灯，想念就联系，疲惫就放空，被孤立就讨好，脆弱就想家，不要被现在而蒙蔽双眼，终究是要长大，最漆黑的那段路终要自己走完。

16、在路上，我们生命得到了肯定，一路上，我们有失败也有成功，有泪水也有感动，有曲折也有坦途，有机遇也有梦想。一路走来，我们熟悉了陌生的世界，我们熟悉了陌生的面孔，遇人无数，匆匆又匆匆，有些成了我们忘不掉的背影，有些成了我们一生的风景。我笑，便面如春花，定是能感动人的，任他是谁。

17、努力是一种生活态度，与年龄无关。所以，无论什么时候，千万不可放纵自己，给自己找懒散和拖延的借口，对自己严格一点儿，时间长了，努力便成为一种心理习惯，一种生活方式！

18、自己想要的东西，要么奋力直追，要么干脆放弃。别总是逢人就喋喋不休的表决心或者哀怨不断，做别人茶余饭后的笑点。

19、即使不能像依米花那样画上完美的感叹号，但我们可以歌咏最感人的诗篇；即使不能阻挡暴风雨的肆虐，但我们可以左右自己的心情；即使无法预料失败的打击，但我们可以把它当作成功的一个个驿站。

20、能力配不上野心，是所有烦扰的根源。这个世界是公平的，你要想得到，就得学会付出和坚持。每个人都是通过自己的努力，去决定生活的样子。

1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。

2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。

3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。

4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。

5、从来不跌倒不算光彩，每次跌倒后能再站起来，才是最大的荣耀。

6、这个世界到处充满着不公平，我们能做的不仅仅是接受，还要试着做一些反抗。

7、一个最困苦、最卑贱、最为命运所屈辱的人，只要还抱有希望，便无所怨惧。

8、有些人，因为陪你走的时间长了，你便淡然了，其实是他们给你撑起了生命的天空；有些人，分开了，就忘了吧，残缺是一种大美。

9、照自己的意思去理解自己，不要小看自己，被别人的意见引入歧途。

10、没人能让我输，除非我不想赢！

11、花开不是为了花落，而是为了开的更加灿烂。

12、随随便便浪费的时间，再也不能赢回来。

13、不管从什么时候开始，重要的是开始以后不要停止；不管在什么时候结束，重要的是结束以后不要后悔。

14、当你决定坚持一件事情，全世界都会为你让路。

15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。

16、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。

17、不要让未来的你，讨厌现在的自己，困惑谁都有，但成功只配得上勇敢的行动派。

18、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！

19、如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。

20、不忘初心，方得始终。

21、每个人都有潜在的能量，只是很容易：被习惯所掩盖，被时间所迷离，被惰性所消磨。

22、不论你在什么时候开始，重要的是开始之后就不要轻言放弃。

23、恨别人，痛苦的却是自己。

24、每天醒来，敲醒自己的不是钟声，而是梦想。

25、你不能拼爹的时候，你就只能去拼命！

26、如果人生的旅程上没有障碍，人还有什么可做的呢。

27、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。励志名言：比别人多一点执着，你就会创造奇迹

28、伟人之所以伟大，是因为他与别人共处逆境时，别人失去了信心，他却下决心实现自己的目标。

29、人生就像一道漫长的阶梯，任何人也无法逆向而行，只能在急促而繁忙的进程中，偶尔转过头来，回望自己留下的蹒跚脚印。

30、时间，带不走真正的朋友；岁月，留不住虚幻的拥有。时光转换，体会到缘分善变；平淡无语，感受了人情冷暖。有心的人，不管你在与不在，都会惦念；无心的情，无论你好与不好，只是漠然。走过一段路，总能有一次领悟；经历一些事，才能看清一些人。

31、我们无法选择自己的出身，可是我们的未来是自己去改变的。

32、命好不如习惯好。养成好习惯，一辈子受用不尽。

33、比别人多一点执着，你就会创造奇迹。1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人78任务目标汽车机械基础重点难点主要内容本章小结主要内容本章小结任务目标汽车机械基础重点难点主要内容本章小结主要内容本章小汽车机械基础任务目标学会在汽车结构件设计、维修中对构件的力学性能进行分析，确保构件长期安全可靠使用。理解货运方式选择的影响因素掌握材料的强度、刚度、稳定性的计算熟悉材料的力学性能分析方法了解材料的力学性能指标及其意义汽车机械基础任务目标学会在汽车结构件设计、维修中对构件的力汽车机械基础重点难点由材料力学的核心概念强度、刚度、稳定性出发，从三类基本变形入手，建立起三类变形的强度条件、刚度条件,由此进行强度、刚度校核、截面尺寸设计、确定最大载荷的计算。并熟悉掌握由此主线所引入的概念体系，诸如截面法、正应力、切应力等，最终建立起材料力学的基本知识体系结构。汽车机械基础重点难点由材料力学的核心概念强汽车机械基础主要内容第二节轴向拉伸和压缩第一节材料力学的基本概念

第三节圆轴的扭转第四节直梁的弯曲第五节应力集中汽车机械基础主要内容第二节轴向拉伸和压缩第一节材料力学的汽车机械基础第一节

材料力学的基本概念汽车机械基础第一节

材料力学的基本概念汽车机械基础本节任务目标主要了解材料力学研究的问题及其任务，强度、刚度、稳定性，以及构件的主要变形。汽车机械基础本节任务目标主要了解材料力学研究汽车机械基础

各类机械设备及工程结构均是有若干构件组成的系统，所谓构件，即组成机械或结构的基本运动单元。由于构件在工作时往往承受载荷作用，其必然产生形状和大小的变化，即变形，轻微的变形是不可避免的，但严重的变形甚至断裂则应竭力避免。一、材料力学研究的问题及其任务汽车机械基础 各类机械设备及工程结构均是有若干构件组成的系统汽车机械基础

构件抵抗断裂（或称破坏）的能力，称为强度。如果构件的尺寸、材料的性能与载荷不相适应，比如电梯的钢丝绳过细，汽车的传动轴直径太小，当承载大载荷时，就可能因强度不够而发生断裂，使机器无法正常工作，甚至造成灾难性事故。因而材料力学首先要解决构件的强度问题，即如何使构件具有足够的强度，以保证在载荷作用下不致破坏。1．强度汽车机械基础 构件抵抗断裂（或称破坏）的能力汽车机械基础构件抵抗变形的能力，称为刚度。外力作用下，材料的变形是不可避免的，因此轻微的变形是机械设计中允许的，但严重的变形会导致机械性能下降，振动加强、噪音加大，磨损加重，因此在机械设计中要考虑构件的刚度问题。比如，车床主轴若变形较大如图所示，则会破坏齿轮的正常啮合，引起轴承的不均匀磨损，影响被加工零件精度。对这类构件，要考虑刚度问题。2．刚度主轴刚度不够而弯曲汽车机械基础构件抵抗变形的能力，称为刚度。外汽车机械基础3．稳定性受压的细长杆和薄壁构件，载荷增加时，在满足强度要求的情况下，还可能出现突然失去初始平衡的情形，称为丧失稳定，简称失稳。例如顶起车辆的千斤顶的螺杆，挖掘机液压顶杆如图所示，有时会突然变弯，甚至弯曲断裂，由此导致严重事故。在细长杆和薄壁构件在受压状态下，需要重点考虑如何使构件具有足够的保持初始平衡形态的能力，也就是构件的稳定性。细长杆的失稳汽车机械基础3．稳定性受压的细长杆和薄壁构件汽车机械基础二、构件的主要变形构件在载荷作用下，其变形的基本形式有四种：轴向拉伸和压缩、剪切和挤压、扭转和弯曲，如表所示，其他复杂的变形形式，都是上述两种或两种以上基本变形的组合，称为组合变形。构件的不同变形形式，对其进行材料力学分析的视角是不同的，故对构件的材料力学分析，要先分析构件的受力情况，确定其变形形式，然后再进行材料力学分析。汽车机械基础二、构件的主要变形构件在载荷作用汽车机械基础本节思考与练习1、材料力学研究的问题有哪些？2、构件的主要变形有哪些？汽车机械基础本节思考与练习1、材料力学研究的问题有哪些？第二节轴向拉伸和压缩第二节汽车机械基础本节任务目标主要了解轴向拉伸和压缩时的内力与应力、轴向拉伸和压缩时的应力、材料在拉伸和压缩时的力学性能以及轴向拉伸和压缩时的强度条件。汽车机械基础本节任务目标主要了解轴向拉伸和压汽车机械基础一、轴向拉伸和压缩时的内力与应力对于所研究的构件来说，其他构件或物体作用于其上的力均为外力。构件因外力作用而产生变形，与此同时内部各质点间相互作用力也发生变化，这种因质点间相对位置改变而引起的相互作用力的改变量，称内力。在一定限度内，内力随外力的增大而增加。若内力超过了限度，则构件将被破坏。1．内力与截面法（1）内力的概念汽车机械基础一、轴向拉伸和压缩时的内力与应力汽车机械基础（2）截面法为研究内力问题，人们假想将杆件沿轴向截断，形成截面，如图所示，通过研究截面上的内力来研究轴向拉伸和压缩变形。

截面法研究内力汽车机械基础（2）截面法为研究内力问题，人们假汽车机械基础若取部分Ⅱ为脱离体，则由作用与反作用原理可知，部分Ⅱ截面上的轴力与前述部分上的轴力数值相等而方向相反，如上图所示。同样，此轴力也可以从脱离体的平衡条件来确定。轴力正负号规定：拉力为正，压力为负。在杆件受拉或受压状态未知时，取脱离体截面外法线方向为轴力参考正方向，若通过静力学公式计算出轴力为正，则脱离体受拉；为负，则受压。汽车机械基础若取部分Ⅱ为脱离体，则由作用与反作汽车机械基础在多个力作用时，由于各段杆上轴力的大小及正负号各异，所以为了形象地表明各截面轴力的变化情况，通常将其绘成“轴力图”如图所示。作法是：以杆的端点为坐标原点，取平行杆轴线的坐标轴为称为基线，其值代表截面位置，纵轴表示对应截面上值，正值绘在其基线上方，负值绘在基线下方。（3）轴力图轴力图绘制汽车机械基础在多个力作用时，由于各段杆上轴力汽车机械基础2．轴向拉伸和压缩时的应力横截面单位面积上的内力即为应力。考虑材料相同、一粗一细两个杆件，在受同样外力作用时，横截面上内力相同，但细杆被拉长或拉断时，粗杆的拉长量较细杆小，且未被拉断。这说明构件变形情况与截面面积大小有关，所以应力概念被提出来。杆件变形情况，严谨来说，取决于应力大小，而不是内力大小。（1）应力概念汽车机械基础2．轴向拉伸和压缩时的应力横截面汽车机械基础（2）平面假设为简化问题的处理，假定横截面在轴向拉压时仍然保持为平面不变。由平面假设可知，横截面上只存在垂直于横截面的应力，即正应力，用表示。因为材料均匀连续，并且纵向纤维的伸长相同，所以横截面上的正应力均匀分布。由此正应力表述为：汽车机械基础（2）平面假设为简化问题的处理，汽车机械基础二、拉压杆的变形、胡克定律实验表明，杆受到轴向外力拉伸或压缩时，主要在轴线方向产生伸长或缩短，同时横向尺寸也缩小或增大，分别如图所示，虚线表示变形后的杆件形状。

拉压杆的变形汽车机械基础二、拉压杆的变形、胡克定律实验汽车机械基础纵向线应变

横向线应变

泊松比

是材料的弹性常数

汽车机械基础纵向线应变横向线应变泊松比是材料的弹性常数汽车机械基础胡克定律

由于

得

或

：弹性模量，材料的弹性常数汽车机械基础胡克定律由于得或：弹性模量，材料的弹性汽车机械基础三、材料在拉伸和压缩时的力学性能实践表明，粗细相同的钢丝和铜丝受拉伸时，钢丝不易拉断，而铜丝容易拉断。这说明不同材料抵抗破坏的能力也不同，构件的强度和构件所用材料的力学性能有关。为了得到既安全又经济的构件，必须研究构件材料的力学性能。研究材料的力学性能，不仅可以解决构件的强度计算问题，也可作为选择材料、合理制定工艺规程的依据。

汽车机械基础三、材料在拉伸和压缩时的力学性能汽车机械基础1．材料的力学性能测量原理材料的力学性能是材料的固有特性，可以通过试验来测定。试验应该根据国家标准《金属材料室温拉伸试验方法》中的规定，将材料制成标准试样。拉伸压缩试样

或

汽车机械基础1．材料的力学性能测量原理材料的力汽车机械基础2．塑性材料拉伸时的力学性能Q235A钢的应力应变曲线汽车机械基础2．塑性材料拉伸时的力学性能Q235A钢的应力汽车机械基础（1）比例极限在第Ⅰ阶段——弹性阶段，试件的变形完全是弹性变形，全部卸除荷载后，试件将恢复其原长，因此称这一阶段为弹性阶段。在弹性阶段内，A点是应力与应变成正比即符合胡克定律的最高限，与之对应的应力则称为材料的比例极限，用表示。Q235A钢的比例极限。弹性阶段的最高点F是卸载后不发生塑性变形的极限，而与之对应的应力则称为材料的弹性极限，并以表示。汽车机械基础（1）比例极限在第Ⅰ阶段——弹性汽车机械基础（2）屈服极限第Ⅱ阶段——屈服阶段。超过弹性极限以后，应力有幅度不大的波动，应变急剧地增加，这一现象通常称为屈服或流动，这一阶段则称为屈服阶段或流动阶段。在此阶段，试件表面上将可看到大约与试件轴线成45°方向的条纹，它们是由于材料沿试件的最大切应力面发生滑移而出现的，故通常称为滑移线。

在屈服阶段里，其最高点B的应力称为上屈服极限，而最低点C的应力则称为下屈服极限，上屈服极限的数值不稳定，而下屈服极限值则较为稳定。因此，通常将下屈服极限称为材料的屈服极限或屈服点，并以表示。Q235A钢的屈服极限。汽车机械基础（2）屈服极限第Ⅱ阶段——屈服阶汽车机械基础（3）强度极限（4）材料的塑性

Q235A钢的强度极限

断后伸长率

断面收缩率

低碳钢的

工程上，一般将

的材料称为脆性材料，而将

的材料称为塑性材料。

汽车机械基础（3）强度极限（4）材料的塑性Q235A钢的强汽车机械基础（5）冷作硬化在试样的应力超过屈服点后卸载，然后再重新加载时，材料的比例极限提高了，而断裂后的塑性变形减少了，这表明材料的塑性降低了，这一现象称为冷作硬化。工程上常利用冷作硬化来提高某些构件（如车身覆盖件的加强筋）在弹性范围内的承载能力。汽车机械基础（5）冷作硬化在试样的应力超过屈服汽车机械基础3．脆性材料拉伸时的力学性能灰口铸铁在拉伸时的

曲线汽车机械基础3．脆性材料拉伸时的力学性能灰口铸铁在拉伸时的汽车机械基础灰铸铁的拉伸曲线有如下特点：（1）曲线无明显的直线部分，但是，应力在较小范围内的一段曲线很接近直线，故胡克定律还可适用；

（2）没有屈服、强化、局部变形阶段，只有唯一抗拉强度指标，即试样拉断时横截面上应力。（3）断后伸长率约为

，表明塑性低。

汽车机械基础灰铸铁的拉伸曲线有如下特点：（3）断后伸长率约为汽车机械基础4．塑性材料在压缩时的力学性能塑性材料压缩时的力学性能：

①低碳钢拉、压时的

以及弹性模量

基本相同。

②材料延展性很好，不会被压坏，因此无法得到使其压坏的强度极限应力值。汽车机械基础4．塑性材料在压缩时的力学性能塑性材料压缩时的力汽车机械基础5．脆性材料在压缩时的力学性能压缩时的塑性变形和抗压强度均比拉伸时大得多，宜做受压构件；即使在较低应力下

曲线

也只近似符合胡克定律。

试件最终沿着与横截面大致成

的斜截面发生错动而破坏。汽车机械基础5．脆性材料在压缩时的力学性能压缩时的塑性汽车机械基础四、轴向拉伸和压缩时的强度条件材料丧失正常工作能力时的应力，称为极限应力。

塑性材料：

脆性材料：

塑性材料：

脆性材料：

1．极限应力2．安全因数及许用应力汽车机械基础四、轴向拉伸和压缩时的强度条件材料丧失正常工汽车机械基础3．强度条件为了确保拉杆件不致因强度不足而破坏，其强度条件为：即

根据上述强度条件，可以解决下列三种强度计算问题：

汽车机械基础3．强度条件为了确保拉杆件不致因强度不足而破坏，汽车机械基础已知荷载、杆件尺寸及材料的许用应力，根据强度条件公式检验杆件能否满足强度条件。已知荷载及材料的许用应力，按强度条件选择杆件的横截面面积或尺寸，即确定杆件所需的最小横截面面积。将上述强度条件改写为：

（1）强度校核（2）设计截面尺寸汽车机械基础已知荷载、杆件尺寸及材料的许用应力，根据汽车机械基础（3）确定许用荷载

已知杆件的横截面面积及材料的许用应力，确定许用荷载。将上述强度条件改写为：然后再由

求许用荷载。

汽车机械基础（3）确定许用荷载已知杆件的横截汽车机械基础本节思考与练习1、简述材料在拉伸和压缩时的力学性能。2、灰铸铁的拉伸曲线有什么特点？

3、分析轴向拉伸和压缩时的强度条件。汽车机械基础本节思考与练习1、简述材料在拉伸和压缩时的力学性第三节圆轴的扭转第三节汽车机械基础本节任务目标主要了解扭转时的内力、应力、以及强度的计算。汽车机械基础本节任务目标主要了解扭转时的内力汽车机械基础一、扭转时的内力1．外力偶矩的计算式中，M——外力偶矩，N·m；

P——轴传递的功率，kW

n——轴的转速，rpm或r/min或式中，M——外力偶矩，N·m；

P——轴传递的功率，W——轴的转速，rad/s汽车机械基础一、扭转时的内力1．外力偶矩的计算式中，M汽车机械基础2．扭矩和扭矩图构件受扭时，横截面上的内力偶矩，用“T”表示。扭矩的转向与截面外法线方向满足右手螺旋规则为正，反之为负。MMxMTnTM∑Mx=0T-M=0T=M（1）扭转内力---扭矩（2）截面法求扭矩（3）扭矩的符号规定汽车机械基础2．扭矩和扭矩图构件受扭时，横截汽车机械基础例1已知：n=300r/min，P1=221kW，P2=148kW，P3=73kW，试绘制扭矩图。表示截面上的扭矩沿轴线变化规律的简图。解：①计算外力偶矩KN·m（KN·m）（KN·m）M3M1M2（4）扭矩图汽车机械基础例1已知：n=300r/min，表示截汽车机械基础②求1—1、2—2截面扭矩（扭矩按正方向假设）1—1截面：（留左段）∑Mx=0，T1+M3=0T1=－M3=－2.32kN·m2—2截面：（留右段）∑Mx=0，－T2+

M2=0

T2=M2=4.71kN·m③绘制扭矩图2.32kN·m4.71kN·m简便画法口诀：无载轴段水平线力偶之处有突变M3M1M21122x汽车机械基础②求1—1、2—2截面扭矩1—1截面：汽车机械基础二、圆轴扭转时的应力

假设及推断：①由于圆周线形状、大小及两相邻圆周线间的距离保持不变，半径也不变，可以认为圆轴扭转后，横截面仍保持为平面，这就是平面假设；1．圆轴扭转试验——平面假设汽车机械基础二、圆轴扭转时的应力假设及推断：1．圆轴扭转试汽车机械基础②由于圆周线间的距离保持不变，半径也不变，故知横截面上和沿着半径方向都没有正应力；③由于各矩形网格都歪斜成平行四边形，即左右横截面发生相对错动，故知横截面上必有剪应力，其方向垂直于半径。④各纵向线都倾斜了一个微小的角度，故各矩形网格的直角都改变了角，直角的改变量称为角应变或剪应变，这是剪应力引起的。汽车机械基础②由于圆周线间的距离保持不变，半径也不变汽车机械基础2．横截面上剪应力的分布规律圆轴扭转横截面上应力分布规律

由图可得圆轴扭转时横截面上剪应力的分布规律：剪应力方向与半径垂直，各点剪应力大小，与该点到圆心的距离成正比。在圆心处剪应力为零，圆周边缘处剪应力最大。对于空心圆轴，其剪应力分布规律类似，如图所示。汽车机械基础2．横截面上剪应力的分布规律圆轴扭转横截面上应汽车机械基础3．最大剪应力计算公式（1）圆轴扭转横截面任一点剪应力公式汽车机械基础3．最大剪应力计算公式（1）圆轴扭转横截面任一汽车机械基础（2）圆轴扭转时横截面最大剪应力公式令称为抗扭截面系数，是反映截面形状和尺寸的几何量汽车机械基础（2）圆轴扭转时横截面最大剪应力公式令称为抗扭汽车机械基础1．圆轴扭转的强度条件

三、圆轴扭转时的强度计算许用切应力

可查阅材料设计手册

或

塑性材料：

脆性材料：

汽车机械基础1．圆轴扭转的强度条件三、圆轴扭转时的强度计算汽车机械基础2．强度计算1）强度校核2）设计截面尺寸3）确定最大载荷汽车机械基础2．强度计算1）强度校核2）设计截面尺寸3）汽车机械基础本节思考与练习1、简述横截面上剪应力的分布规律。2、如何计算圆轴扭转时的强度？汽车机械基础本节思考与练习1、简述横截面上剪应力的分布规律。第四节直梁的弯曲第四节汽车机械基础本节任务目标主要了解梁的弯曲、平面弯曲、梁弯曲时横截面上的内力—剪力和弯矩以及纯弯曲时梁横截面上的应力。汽车机械基础本节任务目标主要了解梁的弯曲、平汽车机械基础一、梁的弯曲

当杆件受到垂直于杆轴的外力作用或在纵向平面内受到力偶作用时，如图所示，杆轴由直线弯成曲线，这种变形称为弯曲。以弯曲变形为主的直杆称为直梁，简称梁。对梁的弯曲的分析主要在两方面，一方面分析梁在载荷作用下会不会发生断裂，即梁的强度问题。另一方面，分析弯曲变形是否严重，这涉及到梁的刚度问题。汽车机械基础一、梁的弯曲当杆件受到垂直于杆轴汽车机械基础二、平面弯曲工程中常见的梁，其横截面往往有一条对称轴，如图所示，这条对称轴与梁轴所组成的平面，称为纵向对称平面。如果作用在梁上的外力和外力偶都位于纵向对称平面内，那么梁的弯曲变形将发生在纵向对称平面内，这种弯曲称为平面弯曲。梁的截面及对称性汽车机械基础二、平面弯曲工程中常见的梁，其横汽车机械基础梁的结构形式

（a）（b）（c）梁的结构形式汽车机械基础梁的结构形式（a）（b）（c）梁的结构形式汽车机械基础

三、梁弯曲时横截面上的内力—剪力和弯矩1．截面法分析梁弯曲时的内力汽车机械基础三、梁弯曲时横截面上的内力—剪力和弯矩1．截为了使从左、右两段梁求得同一截面上的剪力和弯矩具有相同的正负号，并考虑到土建工程上的习惯要求，对剪力和弯矩的正负号特作如下规定：（1）剪力使梁段有顺时针转动趋势时，剪力为正，反之，为负，如图所示。（2）弯矩使梁段产生下侧受拉时，弯矩为正，反之，为负，如图所示。汽车机械基础2．剪力和弯矩的正负号规定剪力正负号规定剪矩正负号规定为了使从左、右两段梁求得同一截面上的剪力和弯汽车机械基础3．简易法求剪力和弯矩计算剪力时，截面左侧向上的外力或截面右侧向下的外力取正值；反之，取负值，此规律可记为“左上右下，剪力为正；否则，为负”计算弯矩时，截面左侧梁上外力对截面形心的力矩顺时针转向，截面右侧梁上外力对截面形心的力矩逆时针转向时取正值；反之，取负值，此规律可记为“左顺右逆，弯矩为正；否则，为负”。汽车机械基础3．简易法求剪力和弯矩计算剪力时，汽车机械基础为了形象地表示剪力和弯矩沿梁轴线的变化规律，可以用横坐标表示横截面的位置，用纵坐标表示横截面上的剪力值或弯矩值，根据剪力方程和弯矩方程分别绘制剪力图和弯矩图。由剪力图和弯矩图，可以很直观的确定整个梁段范围内的危险截面所在位置。4．剪力图和弯矩图汽车机械基础为了形象地表示剪力和弯矩沿梁轴线汽车机械基础四、纯弯曲时梁横截面上的应力

1．弯矩的力学本质-正应力梁纯弯曲时横截面上的正应力当梁发生上凹下凸的纯弯曲变形时，截面左侧所受内力情况如下图所示，中性轴以上受压，中性轴以下受拉，其横梁截面右端部分对左端部分的内力分别为压力和拉力。在中性轴附近，内力较小，在中性轴上不受内力作用；远离中性轴部分，内力较大，在梁的上下表面，内力达到最大值。因内力关于中性轴对称，故横截面上梁的弯矩实质上是内力偶矩的合力偶矩，因此在纯弯曲时，横截面上存在垂直于截面的正应力。汽车机械基础四、纯弯曲时梁横截面上的应力1．弯矩的力学本质汽车机械基础是截面对轴的惯性矩，是反映截面尺寸与形状的参量，单位为2．正应力分布规律或

对于一般截面形状，其横截面对轴惯性矩计算公式如下：

汽车机械基础是截面对轴的惯性矩，是反映截面尺汽车机械基础对于常用梁的截面，其具体计算公式如表所示。汽车机械基础对于常用梁的截面，其具体计算公式如表所示。汽车机械基础3．最大正应力令

则

汽车机械基础3．最大正应力令则汽车机械基础4．正应力强度条件（1）强度校核（2）设计截面尺寸（3）确定许用荷载汽车机械基础4．正应力强度条件（1）强度校核（2）设计截面尺汽车机械基础本节思考与练习1、如何规定剪力和弯矩的正负号？2、分析剪力图和弯矩图。3、分析纯弯曲时梁横截面上的正应力分布规律。汽车机械基础本节思考与练习1、如何规定剪力和弯矩的正负号？第五节应力集中第五节汽车机械基础本节任务目标主要了解应力集中、交变应力、理论应力集中系数、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响以及避免应力集中的措施。汽车机械基础本节任务目标主要了解应力集中、交汽车机械基础一、应力集中应力集中，是指由于实际需要，有些零件必须有切口、切槽、油孔、螺纹、轴肩等，导致在这些部位上截面尺寸发生突然变化而引起局部应力急剧增大的现象。因材料内部组织的不均匀性和缺陷，也会导致应力集中现象。汽车机械基础一、应力集中应力集中，是指由于实际汽车机械基础二、交变应力交变应力，是指构件承受的随时间周期变化的应力。实践表明，即使低于材料的屈服极限，施加在构件上的交变应力也会引起构件的突然断裂，且断裂前无明显的塑性变形。这种现象称为疲劳失效。疲劳失效的原因是构件尺寸突变或内部缺陷部位的应力集中诱发微裂纹；在交变应力作用下，微裂纹不断萌生、集结、沟通，形成宏观裂纹并突然断裂。汽车机械基础二、交变应力交变应力，是指构件承汽车机械基础三、理论应力集中系数理论应力集中系数，反映了应力集中的程度，是一个大于1的系数。而且试验结果还表明：截面尺寸改变愈剧烈，应力集中系数就愈大。因此，零件上应尽量避免带尖角的孔或槽，在阶梯杆截面的突变处要用圆弧过渡。汽车机械基础三、理论应力集中系数理论应力集汽车机械基础四、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响在静荷作用下，各种材料对应力集中的敏感程度是不相同的。像低碳钢这样的塑性材料具有屈服阶段，当孔边附近的最大应力达到屈服极限时，该处材料首先屈服，应力暂时不再增大。如外力继续增加，增加的应力就由截面上尚未屈服的材料所承担，使截面上其它点的应力相继增大到屈服极限，该截面上的应力逐渐趋于平均。因此，用塑性材料制作的零件，在静荷作用下可以不考虑应力集中的影响。而对于组织均匀的脆性材料，因材料不存在屈服，当孔边最大应力的值达到材料的强度极限时，该处首先断裂。因此用脆性材料制作的零件，应力集中将大大降低构件的强度，其危害是严重的。这样，即使在静载荷作用下一般也应考虑应力集中对材料承载能力的影响。然而，对于组织不均匀的脆性材料，如铸铁，其内部组织的不均匀性和缺陷，往往是产生应力集中的主要因素，而截面形状改变引起的应力集中就可能成为次要的了，它对构件承载能力不一定会造成明显的影响。汽车机械基础四、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响汽车机械基础五、避免应力集中的措施为避免应力集中造成构件破坏，可采取消除尖角、改善构件外形、局部加强孔边以及提高材料表面光洁度等措施；另外还可对材料表面作喷丸、辊压、氧化等处理，以提高材料表面的疲劳强度。汽车机械基础五、避免应力集中的措施为避免应汽车机械基础本节思考与练习1、什么是交变应力？2、应力集中对塑性材料及脆性材料的影响？3、避免应力集中的措施都有哪些？汽车机械基础本节思考与练习1、什么是交变应力？本章小结本章小结

1、这世上，没有谁活得比谁容易，只是有人在呼天抢地，有人在默默努力。

2、当热诚变成习惯，恐惧和忧虑即无处容身。缺乏热诚的人也没有明确的目标。热诚使想象的轮子转动。一个人缺乏热诚就象汽车没有汽油。善于安排玩乐和工作，两者保持热诚，就是最快乐的人。热诚使平凡的话题变得生动。

3、起点低怕什么，大不了加倍努力。人生就像一场马拉松比赛，拼的不是起点，而是坚持的耐力和成长的速度。只要努力不止，进步也会不止。

4、如果你不相信努力和