工 程 力 学 教 案-圆轴扭转VIP专享

工程力学教案理、工科】周次第 7 周，第 1 次课备注章节名称第四章扭转4.1 扭转的概念和实例 4.2 传动轴的外力偶矩・扭矩及扭矩图4.3 薄壁圆筒的扭授课方式理论课 3）；实践课（）；实习（）教学时数2教学目的及要求通过本章的学习，学生应掌握扭转、扭矩与扭矩图的基本概念，能够正确画出扭矩图，并对危险界面进行判断；掌握薄壁圆筒、圆轴的切应力计算。1. 掌握导出圆轴、薄壁圆筒扭转时横截面上切应力公式的方法。2. 掌握圆轴扭转时横截面上的切应力分布规律，并能熟练地进行圆轴扭转的强度和刚度的计算。教学容提要时间分配教学重点与难点1. 圆轴扭转时横截面上的正应力为零，切应力沿半径线性分布，方向垂直于半径。在圆心处切应力为零，外缘处最大。空心圆截面缘处有最小的切应力。2. 圆轴扭转时过轴线的纵截面上有分布的切应力，这些切应力的整体效应是构成一个力偶矩。3. 圆轴横截面的极惯性矩包含直径的四次方，抗扭截面系数包含直径的三次方。空心圆截面中，无论是惯性矩，或者是抗扭截面系数，都包含了a 的四次方。4. 对于变扭矩、变截面的圆轴应用积分式计算扭转角。对分段等截面圆轴的组合轴，应分段计算扭转角，再求和得总扭转角；此类轴的最大切应力不一定是在扭矩最大的横截面上。讨论、练习、作业1.分析与讨论：圆轴扭转时横截面上切应力方向为什么总是垂直于半径的？2. 分析与讨论：如图结构的相对转角该如何计算？（图见电子教案）3.分析与讨论：从轴的扭转强度考虑，哪一种布置最合理？（图见电子教案）4. 分析与讨论：轴中部以下的区域是如何平衡的？作业：习题：9-3，9-5，9-8，9-12，9-13，9-16教学手段多媒体教学，必要时使用黑板参考资料J.Gere，MechanicsofMaterials，pp187~248鸿文，材料力学（丨），pp73~111注：教案按授课次数填写，每次授课均应填写一份。重复班授课可不另填写教案。§4-1 扭转的概念和实例工程上的轴是承受扭转变形的典型构件，如图 4-1 所示的攻丝丝锥，图 4-2 所示的桥式起重机的传动轴以及齿轮轴等。扭转有如下特点：1.受力特点：在杆件两端垂直于杆轴线的平面作用一对大小相等，方向相反的外力偶一扭转力偶。其相应力分量称为扭矩。图 4-1 攻丝2.变形特点横截面绕轴线发生相对转动，出现扭转变形。若杆件横截面上只存在扭矩这一个力分量则这种受力形式称为纯扭转。图 4-2 桥式起重机的传动轴§4-2 扭矩扭矩图1.外力偶矩如图 4-3 所示的传动机构，通常外力偶矩用...