《材料力学 圆轴扭转内力 应力》教案模板

Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise材料力学圆轴扭转内力应力MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714311221431_1第三章扭转§3.1　扭转的概念和实例和实例§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图§3.3纯剪切§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials第八讲内容目录§3.1　扭转的概念和实例汽车传动轴MechanicofMaterials汽车方向盘操纵杆MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例请判断哪一杆件将发生扭转？拧紧螺母的工具杆不仅产生扭转，而且产生剪切。MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例请判断哪一杆件将发生扭转？连接汽轮机和发电机的传动轴将产生扭转。MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例请判断哪一部件将发生扭转？唱机的心轴将产生扭转。MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例变形特征：杆件的各横截面环绕轴线发生相对的转动。受力特征：在杆的两端垂直于杆轴的平面内，作用着一对力偶，其力偶矩相等、转向相反。扭转角：任意两横截面间相对转过的角度。　　受扭转变形杆件通常为轴类零件，其横截面大都是圆形的。所以本章主要介绍圆轴扭转。MechanicofMaterials§3.1　扭转的概念和实例1、直接计算一.外力偶矩§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图MechanicofMaterials2、按输入功率和转速计算电机输入功率为P(KW),每秒作功：外力偶m使轴以n（r/min）转动，m每秒作功：§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图其中P为功率，单位为千瓦（kW）；n为轴的转速，单位为转/分（r/min）。如果功率P的单位用马力（1马力=735.5W=0.7355kW），则MechanicofMaterialsmmm§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图二、扭矩T：当杆件受到外力偶作用发生扭转变形时，在杆横截面上产生的内力，称为扭矩T，单位为kN·m或N·mMechanicofMaterials扭矩正负规定:右手螺旋法则右手四指与扭矩转向一致，拇指指向外法线方向为正(+),反之为负(-)TmmmmTT=mTT=-m三、扭矩图diagramoftorsionmoment)：表征扭矩沿杆长的变化规律的图象(绘制扭矩图的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 与绘制轴力图的方法相似）§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图MechanicofMaterials圆轴受有四个绕轴线转动的外加力偶，各力偶的力偶矩的大小和方向均示于图中，其中力偶矩的单位为N·m，尺寸单位为mm。试：画出圆轴的扭矩图。例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 3-1§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图MechanicofMaterials解：1．确定控制面外加力偶处截面A、B、C、D均为控制面2．截面法求各段扭矩§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图MechanicofMaterials3．建立T－x坐标系，画出扭矩图建立T－x坐标系，其中x轴平行于圆轴的轴线，T轴垂直于圆轴的轴线。将所求得的各段的扭矩值，标在Mx－x坐标系中，得到相应的点，过这些点作x轴的平行线，即得到所需要的扭矩图。315630486（—）（+）T（kN.m）x315315T3315486T1T2例3-2主动轮A的输入功率PA=36kW，从动轮B、C、D输出功率分别为PB=PC=11kW，PD=14kW，轴的转速n=300r/min.试画出传动轴的扭矩图MechanicofMaterials从最外母线看，外力偶切线方向与扭矩图从左到右突变方向相同。§3.2　外力偶的计算扭矩与扭矩图MechanicofMaterials一、薄壁圆筒的扭转壁厚（r0：为平均半径）（一）、实验：1.实验前：①绘纵向线、圆周线；§3.3纯剪切②施加一对外力偶m。MechanicofMaterials2.实验后：①圆周线不变；②纵向线倾斜3.结论：①圆筒表面的各圆周线的形状、大小和间距均未改变，只是绕轴线作了相对转动。②各纵向线均倾斜了同一微小角度。③所有矩形网格均歪斜成同样大小的平行四边形。①圆周线间距离不变③变形沿圆周切线方向②表面纵线倾斜,所有小矩形都歪斜成平行四边形每个小矩形的变形相同§3.3纯剪切MechanicofMaterialsφl　r横截面上无正应力圆周线的形状、大小均未改变沿半径方向也无切应力左右两个截面间产生了相对的转动，截面上有切应力τ存在.　横截面上同一圆周上各点的切应力都是相等的切应力沿圆周的切线方向,即垂直于半径方向，与扭矩转向一致4.φ与的关系：T二、薄壁圆筒切应力大小：A0：平均半径所作圆的面积。§3.3纯剪切MechanicofMaterialsdAT三、切应力互等定理：上式称为切应力互等定理。该定理表明：在单元体相互垂直的两个平面上，切应力必然成对出现，且数值相等，两者都垂直于两平面的交线，其方向则共同指向或共同背离该交线§3.3纯剪切MechanicofMaterialsTττT点右截面点左截面单元体的四个侧面上只有切应力而无正应力作用，这种应力状态称为纯剪切应力状态。acddxbdy´´tz单元体：围绕所研究的截取的边长为无限小的直六面体。四、剪切虎克定律：T=mφ剪切虎克定律：当切应力不超过材料的剪切比例极限时（τ≤τp)，切应力与切应变成正比关系:G是材料的一个弹性常数，称为剪切弹性模量，因无量纲，故G的量纲与相同，不同材料的G值可通过实验确定，钢材的G值约为80GPa。剪切弹性模量、弹性模量和泊松比是表明材料弹性性质的三个常数。对各向同性材料，这三个弹性常数之间存在下列关系：§3.3纯剪切MechanicofMaterials一、圆轴扭转时横截面上的应力公式推导思路　MechanicofMaterials（一）几何方面：1、变形后，横截面大小、形状均不改变，半径仍为直线。（应力垂直半径）2、变形后相邻横截面间的距离不变。（无正应力）扭转时，圆轴的表面变形和薄壁圆筒表面变形相似。实验现象：3、平面假定：圆轴受扭发生变形后，横截面仍保持平面，两相邻横截面刚性地相互转过一角度。§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials切应力互等定理（二）物理方面（线弹性范围内）（三）静力学方面§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力距圆心为任一点处的　　　　　与到圆心的距离成正比。—扭转角沿长度方向变化率。1、变形协调方程推导应变、应力分布规律设到轴线任意远处的剪应变为（），则有如下几何关系：MechanicofMaterials2、物性关系——剪切胡克定律、τ§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力二、圆轴扭转应力公式推导　MechanicofMaterials§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力3.静力学方程：OdA令§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterialsτρ物理关系式—横截面上距圆心为处任一点切应力计算公式。4.公式讨论：GIP—扭转刚度；①仅适用于各向同性、线弹性材料，在小变形时的等圆截面直杆。②式中：T—横截面上的扭矩，由截面法通过外力偶矩求得。—该点到圆心的距离。IP—极惯性矩，纯几何量，无物理意义。§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterialsOτ单位：mm4，m4。③尽管由实心圆截面杆推出，但同样适用于空心圆截面杆，只是Ip值不同。对于实心圆截面：DdO§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterialsdDOd对于空心圆截面：④应力分布（实心截面）（空心截面）工程上采用空心截面构件：提高强度，节约材料，重量轻，结构轻便，应用广泛。§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials⑤确定最大切应力：由知：当Wt—抗扭截面系数（抗扭截面模量），几何量，单位：mm3或m3。对于实心圆截面：对于空心圆截面：§3.4　圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials§3-4圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials例3-3图示圆轴，D=100mm，m=14kN∙m。解：（1）由求扭转切应力的公式知：（3）切应力沿半径线性分布，且各点的切应力均垂直于半径；再根据切应力互等定理，可画出如图所示的纵向面oabc上切应力沿半径oa的分布规律。表面无切应力。试求：(1)1-1截面上B、C两点的切应力。（2）画出图(b)所示的横截面及纵向截面oacb上切应力沿半径oa的分布规律。τ=0ττ例3-4已知：P＝7.5kW,n=100r/min,最大切应力不得超过40MPa,空心圆轴的内外直径之比=0.5。二轴长度相同。求:实心轴的直径d1和空心轴的外直径D2；确定二轴的重量之比。解（1）由轴所传递的功率计算作用在轴上的扭矩实心轴§3-4圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials空心轴d2＝0.5，D2=23mm长度相同的情形下，二轴的重量之比即为横截面面积之比：（2）（3）P.1013-1c、2作业应力分布应力公式观察变形应变分布平面假定物性关系静力方程确定横截面上切应力的方法与过程§3-4圆轴扭转时横截面上的应力MechanicofMaterials讨论题2Me2MeMeMe-试根据切应力互等定理，判断图中所示的各单元体上的切应力是否正确。30kN3、指出图中各轴哪些产生扭转变形？4、试分析图中所示扭转切应力分布规律哪个正确Thistemplateistheinternalstandardcoursewaretemplateoftheenterprise课程结束SWOT分析模板SWOT分析是市场营销管理中经常使用的功能强大的分析工具，最早是由美国旧金山大学的管理学教授在80年代初提出来的：S代表strength(优势)，W代表weakness(弱势)，O代表opportunity(机会)，T代表threat(威胁)。市场分析人员经常使用这一工具来扫描、分析整个行业和市场，获取相关的市场资讯，为高层提供决策依据，其中，S、W是内部因素，O、T是外部因素。它在制定公司发展战略和进行竞争对手分析中也经常被使用。SWOT的分析技巧类似于波士顿咨询（BCG）公司的增长/份额矩阵（TheGrowth/ShareMatrix），什么是SWOT分析内部环境优势Strengths劣势Weakness机会Opportunities威胁ThreatsSWOT分析传统矩阵示意图外部环境SWOT行业分析适用范围业务单元及产品线分析竞争对手分析SWOT企业自身SBUSWOT分析SWOTSWOT企业自身SBUSWOT分析主要竞争对手SBUSWOT分析企业的内外部环境与行业平均水平进行比较当选择行业领域中只有少数竞争对手时，可以考虑做SWOT组图进行比较SWOT分析步骤分析环境因素构造SWOT矩阵制定行动计划运用各种调查研究方法，分析出公司所处的各种环境因素，即外部环境因素和内部能力因素。将调查得出的各种因素根据轻重缓急或影响程度等排序方式，构造SWOT矩阵。在完成环境因素分析和SWOT矩阵的构造后，便可以制定出相应的行动计划。SW优势与劣势分析（内部环境分析）提高公司盈利性产品线的宽度产品的质量产品价格产品的可靠性产品的适用性服务的及时性服务态度……竞争优势可以指消费者眼中一个企业或它的产品有别于其竞争对手的任何优越的东西。需要注意的是一定要从消费者的角度出发，寻找与竞争者或行业平均水平比较，公司的产品与服务有什么优势/劣势；而不是从公司的角度出发，衡量企业的竞争优势。通过一定努力，建立自身竞争优势引起竞争者注意，开始作出反应直接进攻企业优势所在，或采取更为有力的策略竞争优势受到削弱，寻找新的策略增强自身竞争优势根据SW分析，公司建立并维持自身的竞争优势企业在维持竞争优势过程中，必须深刻认识自身的资源和能力，采取适当的措施。因为一个企业一旦在某一方面具有了竞争优势，势必会吸引到竞争对手的注意。而影响企业竞争优势的持续时间，主要的是三个关键因素：（1）建立这种优势要多长时间?（2）能够获得的优势有多大？（3）竞争对手作出有力反应需要多长时间？如果企业分析清楚了这三个因素，就会明确自己在建立和维持竞争优势中的地位了。OT机会与威胁分析（外部环境分析）环境发展趋势分为两大类：环境威胁环境机会环境威胁指的是环境中一种不利的发展趋势所形成的挑战，如果不采取果断的战略行为，这种不利趋势将导致公司的竞争地位受到削弱。环境机会就是对公司行为富有吸引力的领域，在这一领域中，该公司将拥有竞争优势。OT机会与威胁分析方法一：PEST法PEST法政治／法律:经济社会文化技术垄断法律环境保护法税法对外贸易规定劳动法政府稳定性经济周期GNP趋势利率货币供给通货膨胀失业率可支配收入能源供给成本人口统比收入分配社会稳定生活方式的变化教育水平消费政府对研究的投入政府和行业对技术的重视新技术的发明和进展技术传播的速度折旧和报废速度OT机会与威胁分析方法一：波特五力模型竞争者供应商客户替代者新进入者进入本行业有哪些壁垒？它们阻碍新进入者的作用有多大？本企业怎样确定自己的地位（自己进入或者阻止对手进入）？购买者转而购买替代品的转移成本；公司可以采取什么措施来降低成本或增加附加值来降低消费者购买替代品的风险？供货商的品牌或价格特色；供货商的战略中本企业的地位；供货商之间的关系；从供货商之间转移的成本本企业的部件或原材料产品占买方成本的比例；各买方之间是否有联合的危险；本企业与买方是否具有战略合作关系行业内竞争者的均衡程度、增长速度、固定成本比例、本行业产品或服务的差异化程度、退出壁垒等，决定了一个行业内的竞争激烈程度构造SWOT矩阵在构造SWOT过程中，将那些对公司发展有直接的、重要的、大量的、迫切的、久远的影响因素优先排列出来，而将那些间接的、次要的、少许的、不急的、短暂的影响因素排列在后面。 案例 全员育人导师制案例信息技术应用案例心得信息技术教学案例综合实践活动案例我余额宝案例 ：1997年香港邮政对特快专递业务单元做的SWOT分析SWT特快专递服务推出较早技术支持较强（如电子追踪服务以邮局为服务终端，服务网络覆盖面广O特快专递”过去的形象不太好认知率不高可靠性与速度不及私营公司私营速递公司多以大公司为主要客户中小机构、个人的需求得不到满足，是个被忽视的市场香港近年经济不太景气，外部环境不利速递业竞争对手林立，正面冲突可能招致报复制订行动计划制定计划的基本思路是：发挥优势因素，克服弱点因素，利用机会因素，化解威胁因素；考虑过去，立足当前，着眼未来。运用系统分析的综合分析方法，将排列与考虑的各种环境因素相互匹配起来加以组合，得出一系列公司未来发展的可选择对策。SWOTWT对策最小与最小对策，即考虑弱点因素和威胁因素，目的是努力使这些因素都趋于最小。悲观WO对策最小与最大对策，即着重考虑弱点因素和机会因素，目的是努力使弱点趋于最小，使机会趋于最大苦乐参半ST对策最小与最大对策，即着重考虑优势因素和威胁因素，目的是努力使优势因素趋于最大，是威胁因素趋于最小。苦乐参半SO对策最大与最大对策，即着重考虑优势因素和机会因素，目的在于努力使这两种因素都趋于最大。理想小大大小