剪切和擠壓的實(shí)用計算.ppt

1,2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計算,連接件的工作應(yīng)力與強(qiáng)度,本單元主要討論：,2,外力與連接件軸線垂直,連接件橫截面發(fā)生錯位,我們將錯位橫截面稱為剪切面,一.剪切實(shí)用計算,2-13 剪切和擠壓的實(shí)用計算,工程實(shí)例：,剪 床,構(gòu)件受力,構(gòu)件變形,受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)： 構(gòu)件受一對大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用,作用的結(jié)果使構(gòu)件沿兩個力作用線之間的截面發(fā)生相對錯動,1、剪切變形的特點(diǎn),單剪與雙剪,3,單鍵連接,花鍵連接,單鍵連接的受力分析,d,M,F,4,剪切強(qiáng)度條件：,實(shí)用計算：,剪力 以鉚釘為例研究其受力 根據(jù)截面法,設(shè)剪切面上所受的內(nèi)力用Fs表示 Fs稱為“剪力”,由平衡條件： Fs=F,切應(yīng)力,式中， 為切應(yīng)力 Fs為剪力，A為剪切面面積,（2.23）,為許用切應(yīng)力,塑性材料：=(0.60.8) 脆性材料：=(0.81.0) ,2.剪切強(qiáng)度的計算,5,1.受剪切螺栓剪切面面積的計算：,2.受剪切單鍵剪切面面積計算：,取單鍵下半部分進(jìn)行分析,假設(shè)單鍵長寬高分別為 l b h,則受剪切單鍵剪切面面積：,6,例2. 14 插銷材料為20鋼，t=30MPa，直徑d=20mm, 掛鉤及連接件的厚度分別為t = 8mm, 1.5t =12 mm, P =15kN。 求：校核插銷的剪切強(qiáng)度.,解：插銷受力如圖。,具有兩個剪切面： m-m,n-n雙剪問題。,取兩個剪切面之間的桿為 研究對象，受力如圖。,剪切面的面積,結(jié)論：滿足剪切強(qiáng)度要求。,7,例：2.15,鋼板厚 t =10mm,其剪切極限應(yīng)力tu=300 MPa。 求：要沖出直徑d =25 mm的孔，需多大沖剪力F？,解：,剪切面是哪一個面？,剪切面的面積,8,二.擠壓的實(shí)用計算,1、關(guān)于擠壓現(xiàn)象,一般來講，承受剪切的構(gòu)件在發(fā)生剪切變形的同時都伴隨有擠壓,擠壓破壞的特點(diǎn)是：在構(gòu)件相互接觸的表面，因承受了較大的壓力，是接觸處的局部區(qū)域發(fā)生顯著的塑性變形或擠碎,作用于接觸面的壓力稱為擠壓力,擠壓力的作用面稱為擠壓面,在擠壓力作用下接觸面的變形稱為擠壓變形,9,擠壓面為上半個圓周面,下半部分?jǐn)D壓面,2.鍵連接,上半部分?jǐn)D壓面,擠壓面為下半個圓周面,1.鉚釘或螺栓連接,10,2、擠壓強(qiáng)度的計算,由擠壓力引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力,與剪切應(yīng)力的分布一樣，擠壓應(yīng)力的分布也非常復(fù)雜，工程上往往采取實(shí)用計算的辦法，一般假設(shè)擠壓應(yīng)力平均分布在擠壓面上,擠壓力,擠壓面面積,許用擠壓應(yīng)力,關(guān)于擠壓面面積的確定,鍵連接:,鉚釘或螺栓連接:,11,剪切與擠壓的主要區(qū)別:,剪切面與外力平行,擠壓面與外力垂直,剪切應(yīng)力為剪應(yīng)力,擠壓應(yīng)力為正應(yīng)力,剪切面計算,鉚釘與螺栓,鍵,擠壓面計算,12,例2. 16 d=70mm, 鍵的尺寸為bhl=2012100mm，力偶m= 2 kNm, 鍵的 t=60 MPa, sbs=100 MPa。 校核鍵的強(qiáng)度。,剪切面上的剪力,取鍵的下半部分和軸，受力如圖,解：,1) 校核鍵的剪切強(qiáng)度,13,2) 校核鍵的擠壓強(qiáng)度,擠壓力,取鍵的上半部分，受力如圖,有效擠壓面,擠壓應(yīng)力,滿足擠壓強(qiáng)度要求。,14,例2.58 凸緣聯(lián)軸節(jié)傳遞的力偶矩Me200 Nm，凸緣之間用4只 螺栓相聯(lián)接，螺栓直徑d10 mm，對稱地分布在D=80 mm的圓周上， 已知螺栓和軸的材料均為35號鋼，其許用應(yīng)力=60MPa, 試校核 螺栓的剪切強(qiáng)度。,解:,15,例2.63 車床的傳動光桿裝有安全聯(lián)軸器，當(dāng)超過一定載荷時，安全銷即被剪斷，已知安全銷的材料為30鋼，剪切極限應(yīng)力u=360MPa，安全銷的直徑d=5mm試求光桿可傳遞的最大力偶矩Me.,解：與沖床工作原理相同，屬剪切強(qiáng)度計算的反向題,Me=FSD (D=),剪斷條件為：,即：,故：,16,例2-64 已知材料的剪切許用應(yīng)力和拉伸的許用應(yīng)力之間關(guān)系約為：=0.6，試求螺釘直徑d和釘頭高度h的合理比值。,解：（1）拉伸強(qiáng)度條件為,（2）剪切強(qiáng)度條件為FS=F,故：,17,例2.56 試校核圖所示聯(lián)接銷釘?shù)募羟袕?qiáng)度。己知P=100kN，銷釘直徑d=30mm，材料的許用切應(yīng)力=60MPa。若強(qiáng)度不夠，應(yīng)改用多大直徑的銷釘？,解:,18,2-67 用夾剪剪斷直徑d1=3mm的鉛絲如圖,若鉛絲的極限切應(yīng)力約為=100MPa，試問需多大的P？若銷釘B的直徑為d2=8mm，試求銷釘內(nèi)的切應(yīng)力。,解:計算需要的P力,計算銷釘B鉛絲的剪切力,計算銷釘B的切應(yīng)力,19,2.65 一木質(zhì)拉桿接頭部分如圖所示，接頭處的尺寸為ab12cm，h=35cm,c=4.5cmP=40KN,試計算接頭的剪切與擠壓應(yīng)力,解 : 按剪切與擠壓強(qiáng)度理論計算：,20,例：四個相同的鉚釘聯(lián)接格板和拉桿。已知鉚釘和拉桿材料相同。b=80mm，t=10mm，d=16mm，=100MPa，jy=200MPa，=130MPa。試計算許用載荷F。,解：分析：,根據(jù)結(jié)構(gòu)的聯(lián)節(jié)情況，如果F過大 結(jié)構(gòu)發(fā)生安全問題有三種可能 1）鉚釘剪切強(qiáng)度不夠而被剪斷 2）拉桿因拉伸強(qiáng)度不足而被拉斷 3）鉚釘和拉桿的孔產(chǎn)生擠壓損壞,因此，在作該結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計算時應(yīng)同時考慮： 鉚釘剪切和擠壓 拉桿的拉伸和孔的擠壓,由于鉚釘和拉桿材料相同，擠壓只要計算拉桿或鉚釘即可,21,1）鉚釘?shù)目辜魪?qiáng)度,根據(jù)實(shí)用計算，每個鉚釘受力相等，為： Fs=F/4 根據(jù)剪切強(qiáng)度：,2）鉚釘和拉桿的抗擠壓強(qiáng)度,每個鉚釘受力相等，為： Fjy= Fs=F/4 根據(jù)擠壓強(qiáng)度：,22,3）拉桿的抗拉強(qiáng)度,根