资源简介

【课题名称】
圆轴扭转
【教材版本】
李世维主编．中等职业教育国家规划教材—机械基础（机械类）．第2版．北京：高等教育出版社，2006
【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、通过作扭转图，了解内力图的一般做法及作内力图的目的。
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】
扭转图；
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、归纳法。
【教学资源】
1．机械基础网络课程．北京：高等教育出版社，2006
2．吴联兴主编．机械基础练习册．北京：高等教育出版社，2006
【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，最后进行归纳。
【教学过程】
★ 复习旧课（5 分钟）
剪切强度
挤压强度
★ 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。
★ 新课教学（80分钟）
§3-3 圆轴扭转
一、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
二、圆轴扭转外力偶矩
式中 M —轴外力偶矩，N·m；
NP —轴功率，kW;
n —轴转速，r/min。
讨论：
汽车爬坡时，使用高速挡还是低速挡？
讨论：
在同一台机器的几根逐级传动轴中，高速轴粗，还是低速轴粗？为什么？
三、扭矩计算
圆轴扭转时横截面上的内力是一个力偶矩称为扭矩。
截面法：切、取、代、平。
符号规定：右手握轴，四指方向表示扭矩或外力偶矩转向，拇指向外，扭矩、外力偶矩为正；反之为负。
例题分析：练习册
作扭矩图目的：确定危险截面及
讨论：
如何排列传动轴上的轮子能使最大扭矩值最小？
四、扭转剪应力计算
圆轴扭转时，横截面上只有垂直于直径的剪应力。
式中 MT —横截面上扭矩，N·mm；
—横截面上任一点半径，mm；
IP —极惯性矩，mm4；
Wt —抗扭矩，mm3。
实心圆轴
空心圆轴
式中
讨论：
两根圆轴，材料相同，受力相同，而直径不同，当时，则两轴的最大剪应力之比为（ ）
A．1/4
B．1/8
C．4
D．8
讨论：
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
五、圆轴抗扭强度条件
应用 ：
校核强度
设计截面
确定许可载荷
例题分析：教材例3-6
六、提高抗扭能力的方法
由强度条件可知：
1、提高抗扭截面系数
，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
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。
★ 小结（5分钟）
扭转概念；外力偶矩计算。
扭转图
扭转强度计算
★ 作业
练习册

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