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        機械零件機械零件在不同的外力作用下,將產生不同形式的變形。主要的受力和變形有如下幾種:

        拉伸與壓縮

        這類變形形式是由大小相等,方向相反,作用線與桿件軸線重合的一對力引起的,表現為桿件的長度發生伸長或縮短。如起吊重物的鋼索,桁架的桿件,液壓油缸的活塞桿等的變形,都屬于拉伸或壓縮變形。在工程中經常見到承受拉伸或壓縮的桿件。例如緊固螺釘,當擰緊螺帽時,被壓緊的工件對螺釘有反作用力,螺釘承受拉伸;千斤頂的螺桿在頂起重物時,則承受壓縮。前者發生伸長變形,后者發生縮短變形,直桿沿軸線受大小相等、方向相反的外力作用,發生伸長或縮短的變形時,稱為直桿的軸向拉伸或壓縮。本章只討論直桿的軸向拉伸與壓縮。若把承受軸向拉伸或壓縮的桿件的形狀和受力情況進行簡化,則可以簡化成圖3-1所示的受力簡圖。圖中用實線表示受力前的外形,虛線表示變形后的形狀。

        剪切

        工程中經常見到承受剪切作用的構件。這類桿件受力的共同特點是:在構件的兩側面上受到大小相等,方向相反,作用線相距很近而且垂直于桿軸的外力的作用。在這樣的外力作用下,桿件的主要變形是:以兩力間的橫截面m—m為分界面,構件的兩部分沿該面發生相對錯動。構件的這種變形形式稱為剪切,截面m—m稱為剪切面,剪切面與外力的方向平行。當外力足夠大時,構件將沿剪切面被剪斷。只有一個剪切面,稱為單剪,同時構件受壓,兩側還受到其它構件的擠壓作用,這種局部表面受壓的現象稱為擠壓。若壓力較大,則接觸面處的局部區域會發生顯著的塑性變形,致使結構不能正常使用,這種現象稱為擠壓破壞。聯接件除了受剪切和擠壓外,往往還伴隨有其它形式的變形。例如,彎曲或拉伸變形。但由于這些變形相對剪切和擠壓變形來說是次要的,故一般不予考慮。這類變形形式是由大小相等,方向相反,作用線相互平行的力引起的,表現為受剪桿件的兩部分沿外力作用方向發生相對錯動。機械中常用的聯接件,如鍵、銷釘、螺栓等都產生剪切變形。

        扭轉

        這類變形形式是由大小相等,方向相反,作用面都垂直于桿軸的兩個力偶引起的。表現為桿件的任意兩個橫截面發生繞軸線的相對轉動。汽車的傳動軸,電機和水輪機的主軸等都是受扭桿件。在垂直于桿軸線的平面內有力偶作用時,桿件將產生扭轉變形,即桿的各橫截面繞桿軸相對轉動。桿的扭轉變形具有如下特點:受力:在桿的兩端垂直于桿軸線的平面內作用著兩個力偶,其力偶矩相等,轉向相反。變形:桿上各個橫截面均繞桿的軸線發生相對轉動。任意兩個橫截面之間相對轉過的角度稱為相對扭轉角。在工程中經常遇到扭轉變形的構件。例如駕駛員的兩手在方向盤上的平面內各施加一個大小相等,方向相反,作用線平行的力,它們形成一個力偶,作用在操縱桿的端,而在操縱桿的端則受到來自轉向器的反力偶的作用,這樣操縱桿便受到扭轉作用。4、彎曲這類變形形式是由垂直于桿件軸線的橫向力,或由作用于包含桿軸的縱向平面內的一對大小相等,方向相反的力偶引起的,表現為桿件軸線由直線變為曲線。工程中,受彎桿件是最常遇到的情況之一。橋式起重機的大梁,各種心軸以及車刀等的變形,都屬于彎曲變形。受力后這些直桿的軸線將由原來的直線彎成曲線,這種變形稱為彎曲。以彎曲變形為主的桿件通常稱為梁。還有一些桿件同時發生幾種基本變形,例如車床主軸工作時發生彎曲、扭轉和壓縮三種基本變形;鉆床立柱同時發生拉伸和彎曲兩種基本變形。這種情況稱為組合變形。

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