直杆的基本变形

第二章 轴向拉伸和压缩§2−1 轴向拉伸和压缩的概念F(图2−1)则为轴向拉伸，此时杆被2−1虚线)；若作用力F 压缩杆件(图(图2−2工程中许多构件，(图2−3)、各类(图2−4)等，这类结构的构2−1和图2−2。

§ 2−2 内力·截面法·轴力及轴力图一、横截面上的内力——轴力图2−5a 所示的杆件求解横截面m−m 的内力。

按截面法求解步骤有：可在此截面处假想将杆截断，保留左部分或右部分为脱离体，移去部分对保留部分的作用，用内力来代替，其合力F N ，如图2−5b 或图2−5c 所示。

对于留下部分Ⅰ来说，截面m −m 上的内力F N 就成为外力。

由于原直杆处于平衡状态，故截开后各部分仍应维持平衡。

根据保留部分的平衡条件得 mF N F N（a ）（b ） （c ）图2−5Ⅱ图2−1图2−2图2-4F F F F Fx==-=∑N N ,0,0 (2−1)式中，F N 为杆件任一截面m −m 上的内力，其作用线也与杆的轴线重合，即垂直于横截面并通过其形心，故称这种内力为轴力，用符号F N 表示。

若取部分Ⅱ为脱离体，则由作用与反作用原理可知，部分Ⅱ截开面上的轴力与前述部分上的轴力数值相等而方向相反(图2−5b,c)。

同样也可以从脱离体的平衡条件来确定。

二、轴力图当杆受多个轴向外力作用时，如图2−7a ，求轴力时须分段进行，因为AB 段的轴力与BC 段的轴力不相同。

要求AB 段杆内某截面m −m 的轴力，则假想用一平面沿m −m 处将杆截开，设取左段为脱离体(图2−7b)，以F N Ⅰ代表该截面上的轴力。

于是，根据平衡条件∑F x ＝0，有 F F -=ⅠN负号表示的方向与所设的方向相反，即为压力。

要求B C 段杆内某截面n-n 的轴力，则在n −n 处将杆截开，仍取左段为脱离体（图2−7c ），以F N Ⅱ代表该截面上的轴力。

于是，根据平衡条件∑F x ＝0，有 02N Ⅱ=+-F F F由此得F F =N Ⅱ在多个力作用时，由于各段杆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”(图2−7d)。

项⽬⼆直杆的基本变形讲解项⽬⼆直杆的基本变形任务⼀轴向拉伸与压缩计算【学习⽬标】1. 了解机械零件的承载能⼒及其基本要求2. 理解直杆轴向拉伸与压缩的概念，会计算内⼒、应⼒3. 了解低碳钢、铸铁拉伸和压缩时的⼒学性能及其应⽤4. 掌握直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算【重点、考点】1. 直杆轴向拉伸与压缩的变形特点，内⼒、应⼒的计算2. 直杆轴向拉伸与压缩时的强度条件，应⽤强度条件解决⽣产实际问题⼀、选择题1、构件具有⾜够的抵抗破坏的能⼒，我们就说构件具有⾜够的( )。

A、刚度B、稳定性C、硬度D、强度2、构件具有⾜够的抵抗变形的能⼒，我们就说构件具有⾜够的( )。

A、强度B、稳定性C、刚度D、硬度3、单位⾯积上的内⼒称之为( )。

A、正应⼒B、应⼒C、拉应⼒D、压应⼒4、与截⾯垂直的应⼒称之为( )。

A、正应⼒B、拉应⼒C、压应⼒D、切应⼒5、轴向拉伸和压缩时，杆件横截⾯上产⽣的应⼒为( )。

A、正应⼒B、拉应⼒C、压应⼒D、切应⼒6. 拉伸试验时，试样拉断前能承受的最⼤应⼒称为材料的（）。

A、屈服极限B、强度极限C、弹性极限D、疲劳极限时，试样将（）7. 当低碳钢试样横截⾯上的实验应⼒σ =σsA、完全失去承载能⼒B、断裂C、产⽣较⼤变形D、局部出现颈缩8. 脆性材料具有以下的（）⼒学性质？A、试样拉伸过程中出现屈服现象，B 、抗冲击性能⽐塑性材料好，C 、若构件开孔造成应⼒集中现象，对强度没有影响。

D 、抗压强度极限⽐抗拉强度极限⼤得多。

9、灰铸铁压缩实验时，出现的裂纹( )。

A 、沿着试样的横截⾯，B 、沿着与试样轴线平⾏的纵截⾯，C 、裂纹⽆规律，D 、沿着与试样轴线成45。

⾓的斜截⾯。

10、横截⾯都为圆的两个杆，直径分别为d 和D ，并且d=0.5D 。

两杆横截⾯上轴⼒相等两杆横截⾯上应⼒之⽐Ddσσ为( )。

A 、2倍， B 、4倍， C 、8倍， D 、16倍。

11. 同⼀种材料制成的阶梯杆，欲使σ1=σ2，则两杆直经d 1和d 2的关系为（）。

《杆件的四种基本变形及组合变形、直杆轴向拉、压横截面上的内力》教学设计剪切变形的受力特点是作用在构件上的横向外力大小相等、方向相反、作用线平行且距离很近。

剪切变形的变形特点是介于两横向力之间的各2．剪切【工程实例】如图a所示为一个铆钉连接的简图。

钢板在拉力F的作用下使铆钉的左上侧和右下侧受力（图b），这时，铆钉的上、下两部分将发生水平方向的相互错动（图c）。

当拉力很大时，铆钉将沿水平截面被剪断，这种破坏形式称为剪切破坏。

3. 扭转用改锥拧螺钉时，在改锥柄上手指的作用力构成了一个力偶，螺钉的阻力在改锥的刀口上构成了一个方向相反的力偶，这两个力偶都作用在垂直于杆轴的平面内，就使改锥产生了扭转变形，如图a所示。

例如汽车的转向轴（图b）。

当驾驶员转动方向盘时，相当于在转向轴A端施加了一个力偶，与此同时，转向轴的B端受到了来自转向器的阻抗力偶。

于是在轴AB的两端受到了一对大小相等、转向相反的力偶作用，使转向轴发生了扭转变形。

弯曲【试一试】两手支撑一把长尺子，中间放一重物，尺子会发生怎样的变形呢？纵向对称面：梁的横截面多为矩形、工字形、等（图），它们都有一根竖向对称轴，这根对称轴与梁轴线所构成的平面称为纵向对称面。

平面弯曲：梁的弯曲平面与外力作用面相重合的3.2直杆轴向拉、压横截面上的内力 内力的概念 轴力的计算 1）轴力为了显示并计算杆件的内力，通常采用截面法。

假设用一个截面m-m （图a ）将杆件“切”成左右两部分，取左边部分为研究对象（图b ），要保持这部分与原来杆件一样处于平衡状态，就必须在被切开处加上，这个内力F N 就是右部分对左部分的作用力。

在轴向拉（压）杆中横截面中的内力称为由于直杆整体是平衡的，左部分也是平衡的，对这部分建立平衡方程：=0 0=-N F F若取右部分为研究对象，则可得0='-N F F 可以看出，取任一部分为研究对象，都可以得到相同的结果，其实F N 与F ′N 是一对作用力与反作用力，其数值必然相等。

第三章直杆的基本变形复习资料机械和工程结构中的零部件在载荷的作用下，其形状和尺寸发生变化，为了了保证机械零部件正常安全工作，必须具有足够的、和。

零件抵抗破坏的能力，称为。

零件抵抗破坏的能力，称为。

受压的细长杆和薄壁构件，当所受载荷增加时，可能失去平衡状态，这种现象称为丧失稳定。

是零件保持原有平衡状态的能力。

基本的受力和变形有、、，以及由两种或两种以上基本变形形式叠加而成的组合变形。

一、轴向拉伸与压缩（一）拉伸与压缩1、在轴向力作用下，杆件产生伸长变形称为轴向拉伸，简称，在轴向力作用下，杆件产生缩短变形称为轴向压缩，简称.2、轴向拉伸和压缩变形具有以下特点:（1）受力特点——。

（2）变形特点——。

（二）内力与应力1、杆件所受其他物体的作用力都称为外力，包括和。

2、在外力作用下，构件产生变形，杆件材料内部产生变形的抗力，这种抗力称为。

3、外力越大，构件的变形越大，所产生的内力也越大。

内力是由于外力的作用而引起的，内力随外力。

当内力超过一定限度时，杆件就会被破坏。

4、轴向拉、压变形时的内力称为，用F N表示。

剪切变形时的内力称为，用F Q表示。

扭转变形时的内力称为，用M T表示。

弯曲变形时的内力称为(M)与F Q)5、内力的计算——截面法将受外力作用的杆件假想地切开，用以显示内力的大小，用以显示内力的大小，并以平衡条件确定其合力的方法，称为截面法。

F N=F6、应力1）同样的内力，作用在材料相同、横截面不同的构件上，会产生不同的效果。

2）构件在外力作用下，单位面积上的内力称为。

轴向拉伸和压缩时应力垂直于截面，称为，记作σ。

3）轴向拉伸和压缩时横截面上的应力是均匀分布的，其计算公式为A F N =σ，其中σ为横截面上的正应力，MPa ；F N 为横截面上的内力，N ；A 为横截面面积，mm 2。

4）正应力的正负号规定为：拉伸压力为 ，压缩应力为 。

7、强度计算1）、材料丧失正常工作能力的应力，称为 。

塑性材料的极限应力是其 应力σs ，脆性材料的极限应力是其 应力σb 。

直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析和拉伸与压缩时材料的力学性能——教案第一章：直杆轴向拉伸与压缩的基本概念1.1 学习目标1. 了解直杆轴向拉伸与压缩的基本概念；2. 掌握直杆轴向拉伸与压缩的变形与应力分析方法。

1.2 教学内容1. 直杆轴向拉伸与压缩的定义；2. 直杆轴向拉伸与压缩的变形与应力分析方法。

1.3 教学活动1. 讲解直杆轴向拉伸与压缩的基本概念；2. 分析直杆轴向拉伸与压缩的变形与应力分析方法。

第二章：直杆轴向拉伸与压缩的变形分析2.1 学习目标1. 了解直杆轴向拉伸与压缩的变形规律；2. 掌握直杆轴向拉伸与压缩的变形分析方法。

2.2 教学内容1. 直杆轴向拉伸与压缩的变形规律；2. 直杆轴向拉伸与压缩的变形分析方法。

2.3 教学活动1. 讲解直杆轴向拉伸与压缩的变形规律；2. 分析直杆轴向拉伸与压缩的变形分析方法。

3.1 学习目标1. 了解直杆轴向拉伸与压缩的应力分布；2. 掌握直杆轴向拉伸与压缩的应力分析方法。

3.2 教学内容1. 直杆轴向拉伸与压缩的应力分布；2. 直杆轴向拉伸与压缩的应力分析方法。

3.3 教学活动1. 讲解直杆轴向拉伸与压缩的应力分布；2. 分析直杆轴向拉伸与压缩的应力分析方法。

第四章：拉伸与压缩时材料的力学性能4.1 学习目标1. 了解拉伸与压缩时材料的力学性能指标；2. 掌握拉伸与压缩时材料的力学性能分析方法。

4.2 教学内容1. 拉伸与压缩时材料的力学性能指标；2. 拉伸与压缩时材料的力学性能分析方法。

4.3 教学活动1. 讲解拉伸与压缩时材料的力学性能指标；2. 分析拉伸与压缩时材料的力学性能分析方法。

第五章：实例分析与应用5.1 学习目标2. 能够应用所学知识解决实际问题。

5.2 教学内容1. 直杆轴向拉伸与压缩的实例分析；2. 应用所学知识解决实际问题。

5.3 教学活动1. 分析直杆轴向拉伸与压缩的实例；2. 解决实际问题，巩固所学知识。

第六章：弹性模量的概念与应用6.1 学习目标1. 理解弹性模量的定义及其物理意义；2. 掌握弹性模量在材料力学中的应用。

机械基础判断题复习考试您的姓名： [填空题]_________________________________1、当从运动和结构的观点看时，机构与机器并无区别（）。

[判断题]对(正确答案)错2、铰链四杆机构是由平面低副组成的四杆机构（）。

[判断题]对(正确答案)错3、构件间为点、线接触形式的运动副称为低副（）。

[判断题]对错(正确答案)4、在铰链四杆机构中，如存在曲柄，则曲柄一定为最短杆（）。

[判断题] 对错(正确答案)5、凸轮机构可以实现任意拟定的运动规律（）。

[判断题]对(正确答案)错6、凸轮机构中，从动件与凸轮接触是高副（）。

[判断题]对(正确答案)错7、滚动螺旋摩擦阻力小，传动平稳、轻便，效率高，故在数控机床、飞机等的机构中广泛应用（）。

[判断题]对(正确答案)错8、对渐开线直齿圆柱齿轮，当其齿数小于17时，不论用何种方法加工都会产生根切现象（）。

[判断题]对错(正确答案)9、渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两齿轮的模数和压力角必须分别对应相等，并取标准值（）。

[判断题]对(正确答案)错10、普通螺栓连接工作时螺栓主要承受拉力作用（）。

[判断题]对(正确答案)错11、工程实践中螺纹连接多采用自锁性好的三角形粗牙螺纹（）。

[判断题]错12、平键中，导向平键连接适用于轮毂滑移距离不大的场合，滑键连接适用于轮毂滑移距离较大的场合（）。

[判断题]对(正确答案)错13、汽车变速器与后桥之间的轴是传动轴，它的功用是传递运动和动力（）。

[判断题]对(正确答案)错14、滚动轴承尺寸系列代号表示轴承内径和外径尺寸的大小（）。

[判断题]对错(正确答案)15、联轴器和离合器的主要区别是∶联轴器靠啮合传动，离合器靠摩擦力传动（）[判断题]对错(正确答案)16、对于两个压力角相同的渐开线标准直齿圆柱齿轮，若它们的分度圆直径相等，则这两个齿轮就能正确啮合（）。

[判断题]对17、既要承受径向载荷，又要承受少量轴向载荷且转速较高时，宜选用深沟球轴承（）。