第5章 轮轴类构件2012.ppt
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1、,1,第2篇 轮轴类构件的平衡及承载能力,教学示范项目2,第2篇 轮轴类构件的平衡及承载能力,,2,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,,3,5.1 轮轴类构件的平面解法 5.2 圆轴扭转的强度和刚度 5.3 圆轴弯曲与扭转组合变形的强度条件应用,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,,4,【本章知识学习目标】 1.理解轮轴类构件三视受力图的绘制原理及方法(懂得轮轴类构件的空间力系转化为三个平面力系的原理及方法。) 2.了解圆轴扭转的受力特点和变形特点。 3.理解扭矩及扭矩图、扭转剪应力及剪应力分布图。 4.
2、能够区分联接件剪应力公式与圆轴扭转剪应力公式各自含义及用途。 5.了解圆轴扭转剪应力公式推证的思路和方法。,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,,5,【本章知识学习目标】 6.理解圆轴扭转剪应力计算公式及强度条件。 7.理解圆轴扭转变形及刚度条件。 8.理解极惯性矩和抗扭截面系数。 9.会从扭转强度、刚度分析比较实心轴和空心轴。 10.了解扭转试验机的性能、功能及操作方法,了解试件扭转机械性能的分析和测定方法。 11理解弯扭组合变形的分析方法、步骤及强度条件。,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,,6,【本章能力训练目标】 1.掌握轮轴类构件上的平面解法。 2.会用截面法分析计算扭矩,
3、会看会画扭矩图。 3.能应用圆轴扭转强度刚度条件解决工程中三方面(校核强度刚度、设计截面、确定载荷)的实际问题。 4.能够在指导下开动扭转试验机,做扭转机械性能的分析和测定。 5.能应用圆轴弯扭组合强度条件(第三、第四强度理论强度条件)解决工程中三方面(校核强度、设计截面、确定载荷)的实际问题。,第5章 轮轴类构件承载能力的分析与计算,,7,轮轴是机械中的重要构件,其受载往往是空间力系。 常常把这类空间力系转化为平面力系求解。 根据机械制图中的三视图原理,求解步骤:,5.1 轮轴类构件的平面解法,5.1 轮轴类构件的平面解法,【知识要点学习】,1、画出轮轴的受力图,建立空间坐标系xyz; 2、
4、将力系投影在侧视图平面内,按平面平衡力系进行计算; 3、将力系投影在主视图平面内,按平面平衡力系进行计算; 4、将力系投影在俯视图平面内,按平面平衡力系进行计算。,,8,例5-1 转轴AB处于平衡状态,其上两齿轮C、D的分度圆半径分别为:RC0.1m,RD0.05m。圆周力Ft13.58kN,径向力Fr11.3kN,Fr22.6kN。ACCDDB0.1m。求齿轮D的圆周力及两轴承的反力。,5.1 轮轴类构件的平面解法,【能力训练示范轮轴类构件平面解法示例 1】,,9,图5-1 轮轴类构件平衡问题的平面解法 (a) 轮轴 (b) 受力图 (c) 侧视图 (d) 主视图 (e) 俯视图 (f) 简
5、化的侧视图,5.1 轮轴类构件的平面解法,,10,轮轴 (b) 受力图,5.1 轮轴类构件的平面解法,,11,5.1 轮轴类构件的平面解法,,12,(b)受力图 (c)侧视图 (f)简化的侧视图,5.1 轮轴类构件的平面解法,,13,5.1 轮轴类构件的平面解法,,14,(b)受力图 (d) 主视图,5.1 轮轴类构件的平面解法,,15,5.1 轮轴类构件的平面解法,,16,(b)受力图 (e) 俯视图,5.1 轮轴类构件的平面解法,,17,例5-2 转轴处于平衡状态,齿轮C的分度圆半径R40mm,其上的圆周力Ft3kN,径向力Fr1.1kN,轴向力Fa0.5kN。D点的力FQ1.8kN, A
6、CCB70mm,BD90mm。求轴上的转矩T及两轴承的反力。,5.1 轮轴类构件的平面解法,【能力训练示范轮轴类构件平面解法示例 2】,,18,5.1 轮轴类构件的平面解法,,19,5.1 轮轴类构件的平面解法,,20,5.1 轮轴类构件的平面解法,,21,,22,观察手摇绞车机构示意图并拆卸开来,对各构件间的联接(接触)进行观察分析,说明整个机构的构件组成,并说明各处联接(接触)可归纳简化为何种常见约束类型。开始书写设计说明书(草稿)。,【工作步骤1】,教学示范项目2,,23,【学生项目2工作步骤1】 同学们参照上述教学示范项目2工作步骤1, 分组各自进行学生实践项目。,,24,在机构已拆开
7、并已正确分析归纳约束类型的基础上,对各构件进行受力分析并画出受力图(主动轴和从动轴应按照轮轴类构件的平面解法,画出三视受力图)。续写设计说明书(草稿)。,【工作步骤2】,教学示范项目2,,25,【学生项目2工作步骤2】 同学们参照上述教学示范项目2工作步骤2, 分组各自进行学生实践项目。,,26,应用力系平衡总则,各组按照不同的静力放大系数k初步设计确定各构件有关参数。续写设计说明书(草稿),并用4号图纸画出机构简图(草图)。,【工作步骤3】,教学示范项目2,,27,【学生项目2工作步骤3】 同学们参照上述教学示范项目2工作步骤3, 分组各自进行学生实践项目。,,28,分析说明各构件的变形形式
8、及应具备何种承载能力。续写设计说明书(草稿)。,【工作步骤4】,教学示范项目2,,29,【学生项目2工作步骤4】 同学们参照上述教学示范项目2工作步骤4, 分组各自进行学生实践项目。,,30,,31,扭转:外力合力为力偶,且力偶作用面与轴线垂直,圆轴发生扭转变形。,5.2.1 圆轴扭转的实例和概念,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,【知识要点学习】,,32,,33,,34,,35,,36,,37,传动轴的外力偶矩与传递功率、转速的关系:,其中:P 功率,千瓦(kW) n 转速,转/分(rpm),5.2.2 外力偶矩的计算,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,,38,1)扭矩
9、:圆轴受扭时,横截面上的内力偶矩,记作“T”。 2)截面法求扭矩,5.2.3 扭矩及扭矩图,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,,39,3)扭矩正负号规定: “T”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。,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,,40,4) 扭矩图:沿轴线各横截面上扭矩变化规律的图线(类似轴力图)。,目 的,x,T,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,,41,5.2 圆轴扭转的强度和刚度,例5-3 如图所示,传动主轴ABC的转速n=960r/min, 输入功率PA=27.5kW,输出功率PB=20kW,PC=7.5kW。画出主轴ABC的扭矩图。,【能力训练示范扭矩计算及扭矩图绘制示例
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