圆轴的扭转电子教案机械基础_圆轴的扭转电子教案

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机械基础及电子教案 3.4 圆轴的扭转

【课题名称】

圆轴的扭转

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010 栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010 【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解扭转概念；熟悉外力偶矩、扭矩计算；

2、理解扭转时的应力分析，掌握扭转强度计算。

二、能力目标

通过扭转时的应力分析，了解应力分析方法，培养分析问题的能力。

三、素质目标

1、了解扭转变形的受力特点、变形特点；

2、通过作扭转应力图，了解应力图的一般做法。

四、教学要求

1、初步了解扭转变形的受力特点、变形特点；

2、较深入地认识扭转强度计算，并能应用强度条件解决工程实际问题。【教学重点】

1、扭转应力图。

2、扭转强度计算。【难点分析】

扭转应力分析方法。【教学方法】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法。【教学资源】

1．机械基础网络课程．北京：高等教育出版社，2010 2．吴联兴主编．机械基础练习册．北京：高等教育出版社，2010 【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问。【教学过程】

一、复习旧课

剪切强度

Q maxA挤压强度

FBmaxBB AB

二、导入新课

日常生活中常用的螺丝刀，汽车的传动轴，反应釜中的搅拌轴等均产生扭转变形。

三、新课教学

1、扭转的概念（演示工程实例——引出扭转概念）

受力特点：在垂直于轴线的横截面内作用一对等值、反向的力偶； 变形特点：轴表面的纵线变成螺旋线。这种变形称为圆轴扭转。讨论：下列实例中属于扭转变形的是（）

A、起重吊钩 B、钻头钻孔 C、火车车轴 D、零件钻孔

2、圆轴扭转外力偶矩

NM9550Pn式中 M —轴外力偶矩，N·m；

NP —轴功率，kW;n —轴转速，r/min。讨论：（1）汽车爬坡时，使用高速挡还是低速挡？

（2）在同一台机器的几根逐级传动轴中，是高速轴粗，还是低速轴粗？为什么？ 3．圆轴扭转变形

圆轴扭转变形的圆周线只是绕轴线转了不同的角度，纵向线倾斜一个小角度，矩形变成平形四边形。

4．切应力分布规律 如图3－28所示。

5、圆轴扭转剪应力计算

讨论：如何排列传动轴上的轮子能使最大扭矩值最小？（1）圆轴扭转时，横截面上只有垂直于直径的剪应力。

MTmax Wt

式中

MT —横截面上扭矩，N·mm；

Wt —抗扭矩，mm

33D3W0.2Dt

16空心圆轴 33

Wt0.2D(1)式中 d/D

讨论：。两根圆轴，材料相同，受力相同，而直径不同，当d12d2时，则两轴的最大剪应力之比1/2为（）

A．1/4 B．1/8 C．4 D．8 2．指出以下应力分布图中哪些是正确的（）A、图(a)(d)正确 B、图(b)(c)正确 C、图(c)(d)正确 D、图(b)(d)正确

（2）圆轴抗扭强度条件

maxMmaxWt应用 ：（1）校核强度 maxMmax Wt（2）设计截面 WtMmax

（3）确定许可载荷 MmaxWt

6、提高抗扭能力的方法 由强度条件可知：

MmaxmaxWt

（1）、提高抗扭截面系数Wt

WtD3，因此采用空心轴，在相同截面的前提下，可以有效提高轴的扭转强度。（从应力分布图中直观看出）。（2）、降低Mmax

合理安排轴上零件位置，使输出、输入两端的扭矩值相等或接近，可降低轴的Mmax。

四、小结

扭转概念；外力偶矩计算、扭转强度计算

五、作业

六、练习