扭矩与扭矩图
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已知轴所传递的功率、转速,可利用6.3节提供的“功率、转速与传递的扭矩之关系”来计算作用于传动轴
上的外力偶矩M0。M0给出以后,即可用截面法确定扭转轴各横截面上的内力。显然,对于承受扭转作用的轴,横截面上的内力是作用于截面上的内力偶矩,称之为扭矩。
为确定图8.4(a)所示之扭转轴内任意横截面C上的内力,可截取左段为研究对象,如图8.4(b)所示。截面C上的内力(扭矩)记为MT,由平衡方程有:
∑Mx=MT-M0=0
即得:MT=M0
若截取轴的右段为研究对象, 如图8.4(c)所示,同样可求得截面C上的扭矩 M‘r =M0。M‘r与MT是作用力与反作用力关系,其数值相等,转向相反,作用在不同的轴段上。为了使截取不同研究对象所求得的同一截面上的扭矩不仅数值相等,而且符号也相同,可对扭矩符号作如下规定:采用右手螺旋法则,用四指表示扭矩的转向,大拇指的指向与截面的外法线方向相同时,该扭矩为正,反之为负。应用此规则可知,图8.4所示截面C之扭矩为正号。
当轴上作用有两个以上的外力偶矩时,应分段计算轴的扭矩。为了清楚地表示扭矩沿轴线的变化情况,通常以横坐标表示截面的位置,纵坐标表示扭矩的大小,给出各截面扭矩随其位置而变化的图线,称为扭矩图。扭矩图与轴力图一样,应画在载荷图的对应位置,一目了然。