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建筑力学
1.6.7.1 7.1 圆轴扭转时的强度条件及其应用
7.1 圆轴扭转时的强度条件及其应用

为保证圆轴扭转时能安全正常的工作,要求轴内最大切应力不得超过材料的许用切应力,因此,圆轴扭转时的强度条件为

WP≤[τ]τmax=Tmax(5-25)

式中:Tmax、WP——危险截面的扭矩和扭转截面系数。

许用切应力由扭转试验测定,在静荷载作用下,它与许用正应力[σ]有如下近似关系。

对于塑性材料:

对于脆性材料:

利用圆轴扭转时的强度条件可以解决三类问题:强度校核、设计截面尺寸和确定许可传递的力偶矩或功率。

【例5-22】 一传动轴的受力情况如图5-35(a)所示,已知轴的直径d=60mm,材料的许用切应力[τ]=60MPa,试校核该轴的强度。

图5-35

【解】 (1)作扭矩图,如图5-35(b)所示。

由扭矩图可知,CD段各截面的扭矩最大,Tmax=2 500N·m。

(2)校核强度。

该圆轴的最大切应力发生在CD段各截面的边缘处,由式(5-25)计算得

τmax=TmaxTmax2 500×103×16 WP=πD3/16= 3.14×603MPa=59MPa<[τ]=60MPa

故圆轴满足强度条件。