2.2汽车构件强度分析 (课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（人民邮电版）

任 务 二 汽车构件强度分析 任务引入 汽车离合器踏板 汽车连接螺栓 汽车传动轴 任务分析 汽车上的各个构件在不同的外力作用下，将发生不同的变形。 为了保证这些构件安全可靠地工作，即不失效，必须分析构件发生的变形类型，并进行相应的内力、应力和强度计算。 1．掌握拉压杆拉伸与压缩强度计算。 2．掌握剪切构件剪切与挤压强度计算。 3．掌握轴扭转强度计算。 4．掌握梁弯曲强度计算。 学习目标 相关知识 一、拉伸与压缩的强度分析 二、剪切与挤压的强度分析 三、轴扭转的强度分析 四、梁弯曲的强度分析 在外力作用下，汽车机械中杆件主要有轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转和弯曲等四种变形： 轴向拉伸与压缩 剪切与挤压 扭转 弯曲 一、拉伸与压缩的强度分析 1．拉伸与压缩的概念 悬臂吊车的拉杆 活塞连杆组的连杆 F F F F 受力特点： 外力（或外力的合力）沿杆件的轴线作用，且作用线与轴线重合。 变形特点： 沿杆轴线方向要么伸长，要么缩短。 发生轴向拉伸与压缩的杆件一般简称为拉压杆。 当杆件所受外力的作用线与杆件轴线重合时，杆件将沿轴线伸长或缩短变形，称为轴向拉伸或压缩。 2．拉压杆的内力 内力：由外力引起的材料内部各部分之间的相互作用力。 外力：构件所受其他物体对它的作用力。包括主动力和约束反力。 注意：内力随外力的大小而变化，与构件承载能力密切相关。 研究和分析内力是解决强度问题的基础。 左半部分： ∑Fx=0 FN = F 右半部分： ∑Fx=0 FN, = F F F m m 步骤: 1.将杆件在欲求内力的截面处假想的切开； 2.取其中任一部分并在截面上画出相应内力； 3.由平衡条件确定内力大小。 （1）截面法 截面法步骤：截、取、代、平。 注意：截面不能选在外力作用点处的截面上。 轴力的正负规定：使分离体受拉伸的轴力为正，使分离体受压缩的轴力为负。 轴向拉伸（压缩）时的内力称轴力。 轴力的计算用截面法。 轴力图：表示轴力随截面位置变化的曲线。 用平行于杆件轴线的坐标表示杆件截面的位置，用垂直于杆件轴线的另一坐标表示轴力数值的大小，正轴力画在坐标轴正向，反之画在负向。 轴力图画法： （2）轴力图 用平行于杆轴线的 x坐标表示横截面位置，用垂直于 x的坐标 FN 表示横截面内力的大小，按选定的比例，把内力表示在x-FN坐标系中。 作图方法： F F m m FN x 例2-9　直杆受力如所示，作直杆的轴力图。 3．拉压杆的应力 分布内力在某点处的集度，即为该点处的应力 P。 应力的单位是帕（Pa），1Pa = 1N/m2 。 垂直于截面的应力称为“正应力”--  。 位于截面内的应力称为“切（剪）应力”--  。 内力大小不能衡量构件强度的大小。 A 平均应力 全应力 变形前 F F a b c d F F a´ b´ c´ d´ 变形后 平面截面假设 拉伸试验： 正应力计算公式： 根据杆件变形的平面假设和材料均匀连续性假设可推断：轴力在横截面上的分布是均匀的，且方向垂直于横截面。 σ--横截面正应力（MPa） FN --横截面轴力（N） A --横截面面积（mm2） F FN F F m m n n 4．拉压时的强度计算 任何材料都有其能够承受的最大的应力，称其为极限应力σ0 。 塑性材料： 脆性材料： 一般说： 因为断裂破坏比屈服破坏更危险。 ｎs = 1.4～1.8，ｎb = 2.0～3.5。 （1）许用应力 3.确定承载能力 （2）拉压杆的强度条件 轴向拉伸和压缩时的强度条件： 拉压杆强度条件在工程中解决的三类问题： 1.强度校核 2.截面设计 例2-10　图示为汽车与拖车挂钩钢拉杆，已知拉杆受力F = 40kN，若拉杆材料的许用应力[ ] = 100MPa，横截面为矩形，且b = 3a，a = 20mm，试校核钢拉杆的强度。 解：（1）确定拉杆内力。 （2）确定拉杆横截面面积。 因为 = 3.33MPa < [ ]=100MPa，所以拉杆的强度足够。 A = ab = 20×60 = 1200mm2。 （3）计算拉杆的工作应力。 （4）校核拉杆强度。 FN = F = 40000N。 1．剪切与挤压的概念 螺栓连接 铆钉连接 销钉连接 键连接 二、剪切与挤压的强度