机械工程的概念和原理

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扭转方程的推导

我们在讨论扭转力矩由圆形实心轴传递的扭矩由空心圆轴传递的扭矩在我们之前的帖子中。

现在我们将进一步开始一个新的话题,即在这篇文章的帮助下推导扭转方程。

在继续之前,让我们回顾一下扭转矩或扭转的基本定义。

如果在轴的两端施加两个相等而相反的扭矩,则称轴处于扭转状态。

当轴受到扭转或扭转力矩时,轴材料中会产生剪切应力和剪切应变。

我们将在这里考虑一个圆轴受扭转的情况,我们将在这里导出圆轴的扭转方程。

从上图中我们可以得到以下信息

R =圆轴的半径
D =圆轴直径
dr =小初等环的厚度
r =环的小初等半径
q =从圆轴中心半径为r处的剪应力
τ =轴外表面剪应力
dA =环的小元面积
dA = 2П x r x dr

在离中心半径为r处的切应力可以如这里所述确定
q/r = τ /r
q = τ x r/ r

在离中心半径r处由剪应力引起的转弯力可以如这里所述确定
dF = qxda
dF = τ x r/ r x 2П x r x dr
dF = τ/R x 2П R2博士

在圆初等环上的扭转力矩可以用这里提到的方法来确定
dT =旋转力xr
dT = τ/R x 2П R3.博士
dT = τ/R xr2X (2П X r X dr)
dT = τ/R xr2x哒

通过对上述方程在极限0和R之间积分,可以很容易地确定总转矩
因此,由圆形实心轴传递的总扭矩可以如下图所示的方式给出。
让我们回顾一下,极矩惯性的基本概念,我们可以在这里写出,极矩惯性的公式。此外,我们将把这个极坐标转动惯量的公式应用到上式中。
极惯性矩
因此,圆形实心轴传递的总转矩可由下面所述方程求得。
我们已经推导出了受扭转作用的圆轴所产生的剪应力的表达式因此我们从这个表达式中得到如下结果
考虑以上两个方程,我们可以在这里写出 圆轴的扭转方程 显示在这里。
在那里,
C =刚性模量
L =轴的长度
θ =扭转角(弧度)

你有什么建议吗?请在评论框中留言。

现在我们将讨论另一个话题。由圆形实心轴传递的动力在材料强度类别中,我们将在下一篇文章中介绍。

参考:

材料强度,r.k. Bansal著
图片由:谷歌

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