材料力学
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2.4 扭矩图

扭矩沿杆轴线方向变化的图形,称为扭矩图(diagram of torsion moment)。绘制扭矩图的方法与绘制轴力图的方法相似:以平行于圆轴轴线方向为横轴x,扭矩Mx为纵轴。

当轴上作用有两个以上的外力偶时,其各段横截面上的扭矩一般不相等,这时需分段应用截面法,确定各段的扭矩。

以图2-7(a)中所示圆轴为例,圆轴受4个绕轴线转动的外力偶作用,由于在截面B、C处作用有外力偶,因而应将杆分为AB、BC和CD三段。各力偶的力偶矩大小和方向均如图2-7所示,其中力偶矩的单位为N·m,尺寸单位为mm。分段应用截面法,由平衡方程∑Mx=0确定各段圆轴内的扭矩。

用假想截面分别从AB段、BC段、CD段任一位置处将圆轴截开[见图2-7(b)、图2-7(c)、图2-7(d)],假设截面上的扭矩均为正方向,并考察左部分或右部分的平衡,求得各段的扭矩分别为

AB段:Mx1=-315N·m

BC段:Mx2=-630N·m

CD段:Mx3=486N·m

建立Mx-x坐标系,将所求得的各段的扭矩值,标在Mx-x坐标系中,得到圆轴的扭矩图如图2-7(e)所示。

图2-7 扭矩图