中职高一劳动版《机械基础》模块二 课题二 任务1 计算活塞杆的拉伸变形课件

课题二 材料力学 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 任务2 计算铆钉的剪切与挤压变形强度 任务3 计算传动轴的扭转变形强度 任务4 计算梁的弯曲变形内力 任务5 计算梁的弯曲变形强度 1. 了解拉伸与压缩的概念； 2. 掌握横截面上的内力和应力； 3. 了解强度计算、强度校核； 4. 了解轴向拉伸或压缩时的变形； 课题二 材料力学 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 5. 能够利用强度条件设计构件尺寸。 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 在工程实际中，有很多构件在工作时会发生拉伸或压缩变形。如图2-2-1a所示的装载车自卸装置，车斗下面的活塞杆在工作时的受力简图如图2-2-1b所示，活塞杆是承受压缩的。假如装载车的额定载质量是12t，活塞杆选用钢件，直径为50mm，F1=235kN，活塞杆的许用应力为120MPa。那么活塞杆的强度是否满足使用要求? 若F1=200kN，活塞杆直径至少应为多大? 任务引入 要解决上面的问题，必须研究活塞杆的受力情况，特别是活塞杆所受的内力，以及其受力后的变形情况和强度问题，然后由强度条件设计活塞杆的尺寸。所以要学习杆件拉伸与压缩时的内力、应力及强度条件等。 任务分析 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 一、拉伸和压缩 受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆 (统称为杆件) ，其受力情况简化和受力特点以及变形特点见表2-2-1。 相关知识 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 二、横截面上的内力和应力 1 .轴力和轴力图，见表2-2-2。 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 二、横截面上的内力和应力 2 .横截面上的正应力 应力是指构件在外力作用下，单位面积上的内力。 杆件受拉(压)时的内力在横截面上是均匀分布的，如图2-2-4所示。 假设杆件的横截面积为A，轴力为FN ，则单位面积上的内力为FN/A。由于内力垂直于横截面，因而应力也垂直于横截面，称这样的应力为正应力，用符号σ表示。于是有： 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 三、许用应力和安全系数 1 .极限应力σ° 由金属材料知识可知，当塑性材料达到屈服强度 ReL时，将产生较大塑性变形；脆性材料达到抗拉强度Rm 时，将发生断裂。 工程上把材料丧失正常工作能力的应力，称为极限应力或危险应力，以σ°表示。 脆性材料： 塑性材料： 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 三、许用应力和安全系数 2 .工作应力σ 构件工作时，由载荷引起的应力称为工作应力。 构件拉伸或压缩变形时，其横截面上的工作应力为: 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 三、许用应力和安全系数 3 .安全系数和许用应力 通常把极限应力除以大于1的系数n，作为材料的许用应力，用符号 [σ]表示。n称为安全系数。即: 实际生产中，应满足工作应力 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 四、拉（压）杆的强度条件 最大工作应力不应超过许用应力，即: 根据强度条件，可以解决三类强度计算问题，见表2-2-3。 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 任务实施 1.校核强度 (1)求活塞杆的内力。 (2)求活塞杆的应力。 (3)强度校核。 所以活塞杆强度足够。 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 任务实施 2.设计截面直径 若图2-2-1b中的F1=200kN，活塞杆的许用应力[σ]=120MPa，由表2-2-3可知，应用公式: 设活塞杆的直径为d，则有 所以活塞杆的直径至少应为46mm。 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 一、应力集中的概念 常见的油孔、沟槽等均有构件尺寸突变，突变处将产生应力集中现象，如图2-2-5所示。构件尺寸变化越急剧、角越尖、孔越小，应力集中的程度越严重。应力集中对塑性材料的影响不大，而对脆性材料的影响严重，应特别注意。 知识链接 任务1 计算活塞杆的拉伸变形 式中的σm 为平均应力，Kt 称为理论应力集中因数，表示应力集中的程度。 $