第九章連接件的強度計算

1、2第九章第九章 連接件的強度計算連接件的強度計算9-1 剪切實用計算強度條件剪切實用計算強度條件9-2 擠壓實用計算強度條件擠壓實用計算強度條件9-3 連接件強度計算連接件強度計算3 (螺栓連接螺栓連接(2) 鉚釘連接鉚釘連接FF螺栓螺栓FF鉚釘鉚釘1、剪切實例、剪切實例9-1 9-1 剪切實用計算強度條件剪切實用計算強度條件4(3) 鍵塊聯(lián)接鍵塊聯(lián)接軸軸鍵鍵齒輪齒輪FFtdt1t1d(4) 銷軸聯(lián)接銷軸聯(lián)接m52 2、剪切的概念、剪切的概念（2 2）變形特點）變形特點（1）受力特點受力特點作用于構(gòu)件某一截面（剪切面）兩作用于構(gòu)件某一截面（剪切面）兩側(cè)的力，大小相等、方向相反且相側(cè)的力，大小相

2、等、方向相反且相距很近。距很近。構(gòu)件的兩部分沿剪切面發(fā)生相對構(gòu)件的兩部分沿剪切面發(fā)生相對錯動。錯動。（3 3）單剪與雙剪）單剪與雙剪僅一個剪切面稱為單剪僅一個剪切面稱為單剪若有兩個剪切面則稱為雙剪若有兩個剪切面則稱為雙剪FFnnFF2FF2FF63 3 、剪切的實用計算、剪切的實用計算（1）剪切面上內(nèi)力）剪切面上內(nèi)力剪力剪力FS -主要成分主要成分彎矩彎矩M-次要成分，可忽略。次要成分，可忽略。（2）剪切面上應(yīng)力計算）剪切面上應(yīng)力計算假設(shè)剪應(yīng)力均勻分布，則：假設(shè)剪應(yīng)力均勻分布，則：其中其中A為剪切面的面積。為剪切面的面積。t t 為名義剪應(yīng)力為名義剪應(yīng)力。SFAt t FSM7 在該試驗中，應(yīng)

3、使試樣的受力盡可能地接近實際聯(lián)接件在該試驗中，應(yīng)使試樣的受力盡可能地接近實際聯(lián)接件的情況，求得試樣失效時的極限載荷的情況，求得試樣失效時的極限載荷FS0，然后根據(jù)公式，然后根據(jù)公式求出名義求出名義極限極限剪應(yīng)力剪應(yīng)力t t0 ，除以安全系數(shù)除以安全系數(shù)n，得許用剪應(yīng)，得許用剪應(yīng)力力t t，從而建立強度條件。，從而建立強度條件。（3 3）剪切強度條件）剪切強度條件許用剪應(yīng)力許用剪應(yīng)力 t t 通過試驗得到。通過試驗得到。 對于塑性較好的低碳鋼材料，根據(jù)實驗所積累的數(shù)據(jù)并對于塑性較好的低碳鋼材料，根據(jù)實驗所積累的數(shù)據(jù)并考慮安全系數(shù)，考慮安全系數(shù)， t t與許用拉應(yīng)力與許用拉應(yīng)力s s之間的關(guān)系為：

4、之間的關(guān)系為：t t=(0.60.8)s s對于脆性材料：對于脆性材料：t t=(0.81.0)s s t tt t AFS8例例91、測定材料剪切強度的剪切器的示意圖如圖測定材料剪切強度的剪切器的示意圖如圖a所示。設(shè)圓試所示。設(shè)圓試件的直徑件的直徑d=15mm,當力當力F=31.5kN時，試件被剪斷，試求材料的名時，試件被剪斷，試求材料的名義剪切極限應(yīng)力。若取剪切許用應(yīng)力為義剪切極限應(yīng)力。若取剪切許用應(yīng)力為=80MPa,試問安全系數(shù)試問安全系數(shù)等于多大？等于多大？解解: :（1）名義剪切極限應(yīng)力名義剪切極限應(yīng)力剪力剪力剪切面面積剪切面面積(2) 安全系數(shù)安全系數(shù)許用剪切應(yīng)力許用剪切應(yīng)力2SF

5、F / 24Ad / ut t unt tt t(b)FF/2F/2(a)Fd名義剪切極限應(yīng)力名義剪切極限應(yīng)力 t t SFA2289 134F /.MPad / unt t9 在外力的作用下，聯(lián)接件和被在外力的作用下，聯(lián)接件和被聯(lián)接件在接觸面上將相互壓緊，聯(lián)接件在接觸面上將相互壓緊，這種局部受壓的情況稱為這種局部受壓的情況稱為擠壓擠壓。擠壓面擠壓面該接觸面。該接觸面。擠壓力擠壓力該壓緊力。該壓緊力。 擠壓破壞擠壓破壞在接觸處的局部區(qū)域在接觸處的局部區(qū)域產(chǎn)生塑性變形或壓潰。產(chǎn)生塑性變形或壓潰。FFFFFF9-2 9-2 擠壓實用計算強度條件擠壓實用計算強度條件10擠壓的實用計算擠壓的實用計算式

6、中式中s sbsbs為擠壓應(yīng)力，為擠壓應(yīng)力，（1）擠壓應(yīng)力擠壓應(yīng)力F為擠壓面上傳遞的力為擠壓面上傳遞的力擠壓力擠壓力 Abs為為擠壓計算面積。擠壓計算面積。 當接觸面為平面時，當接觸面為平面時，Abs 就是接觸面就是接觸面的面積；當接觸面為圓柱面時（如鉚的面積；當接觸面為圓柱面時（如鉚釘與釘孔間的接觸面），釘與釘孔間的接觸面），Abs應(yīng)取圓應(yīng)取圓孔或圓釘?shù)目谆驁A釘?shù)闹睆狡矫婷娣e。直徑平面面積。（2 2）擠壓強度條件）擠壓強度條件bsbsbsFAssss材料的許用擠壓應(yīng)力材料的許用擠壓應(yīng)力 s sbsbs 可由有關(guān)規(guī)范中查到?？捎捎嘘P(guān)規(guī)范中查到。對于鋼材，一般可取對于鋼材，一般可取 s sbsb

7、s=（1.71.72.0)2.0)s s bsbsF / As s 111 1、連接處破壞三種形式、連接處破壞三種形式: :鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷. . nn合力合力合力合力FF(1) 剪切破壞剪切破壞(2)(2)擠壓破壞擠壓破壞(3)(3)拉伸拉伸破壞破壞FF沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯嘌劂T釘?shù)募羟忻婕魯?，如沿，如沿n n面剪面剪斷。斷。鉚釘與鋼板在相互接觸面上因鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使連接松動，發(fā)生破壞擠壓而使連接松動，發(fā)生破壞。9-3 9-3 連接件的強度計算連接件的強度計算122、強度條件的應(yīng)用強度條件的

8、應(yīng)用 t tt t bsbsFAs s bsbsssss SFAt t (1) 校核強度校核強度(2) 設(shè)計截面設(shè)計截面bsbsFAs s SFAt t (3) 求許可載荷求許可載荷(4) 破壞條件破壞條件utttt 13指出圖示接頭的剪指出圖示接頭的剪切面積和擠壓面積切面積和擠壓面積jqAbL jyAab FABCDE14DdhF(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣e銷釘?shù)募羟忻婷娣e A(2)銷釘?shù)臄D壓面面積銷釘?shù)臄D壓面面積 AbS 思考題思考題15DdhFAdh hd22bs()4DdA 16例題例題9-29-2、試校核銷釘?shù)膹姸仍囆：虽N釘?shù)膹姸?FFtdt1t1解解: :2F2FF剪切面剪切面擠壓面擠壓

9、面(1)銷釘受力如圖銷釘受力如圖b所示所示取取中間段進行研究中間段進行研究F=18kN銷釘材料的許用銷釘材料的許用切切應(yīng)力為應(yīng)力為 t t = 60MPa許用擠壓應(yīng)力為許用擠壓應(yīng)力為 s sbSbS = 200MPa d=15mmt t1 1=5mmt=8mm17FFSFS(2)(2)校核剪切強度校核剪切強度2SFF 由截面法得兩個面上的由截面法得兩個面上的剪力剪力剪切面積為剪切面積為A t t (3)(3)擠壓強度校核擠壓強度校核bss s d2F2FF剪切面剪切面擠壓面擠壓面24d SFA51MPa t t bsFAFtd 150MPa bss s 故銷釘是安全的故銷釘是安全的.18例題例

10、題9-3、鉚釘和板用同一種材料制成，、鉚釘和板用同一種材料制成，F(xiàn)=15kN，試選擇直徑，試選擇直徑d。解：解：取取鉚釘鉚釘中段研究中段研究FFSFS1 1、剪切強度計算剪切強度計算 27 5SFF /. kN 剪力剪力：t t SF / A2(4)SF /d / t t 17 8d. mm 2 2、擠壓強度計算擠壓強度計算 擠壓力擠壓力：15FkN bsA 2tdbss s bsF / Abss s 若取標準件，查手冊若取標準件，查手冊，d=20mm。9 4d. mm17 8d. mmF/2FF/2t2ttt=8mm t t=30MPas sbs=100MPa19討論討論： (2) 若鉚釘和

11、板用不同材料制成，計算擠壓強度若鉚釘和板用不同材料制成，計算擠壓強度時，應(yīng)以鉚釘為研究對象還是以板為研究對象？時，應(yīng)以鉚釘為研究對象還是以板為研究對象？ (1) 若中間板的厚度為若中間板的厚度為3t，應(yīng)取哪段研究應(yīng)取哪段研究？F/2FF/2t3ttF/2FF/2t2tt20例例9-49-4、沖床的最大沖壓力、沖床的最大沖壓力F=400kN，沖頭材料的許用壓應(yīng)力沖頭材料的許用壓應(yīng)力s s=440MPa，鋼板的鋼板的剪切強度極限剪切強度極限t tu=360MPa，試求試求沖頭能沖剪沖頭能沖剪的最小孔徑的最小孔徑d和最大的鋼板厚度和最大的鋼板厚度 .解：解：(2)(2)由鋼板的剪切破壞條件由鋼板的剪

12、切破壞條件sFAd=34mmFAs s 24Fd s s t t Fd ut t =10.4mm(1)沖頭為軸向壓縮變形沖頭為軸向壓縮變形21例題例題9-59-5、 一鉚釘接頭用四個鉚釘連接兩塊鋼板一鉚釘接頭用四個鉚釘連接兩塊鋼板. .鋼板與鉚釘材鋼板與鉚釘材料相同料相同. . 鉚釘直徑鉚釘直徑 d =16mm，鋼板的尺寸為鋼板的尺寸為 b =100mm，t =10mm，F(xiàn) = 90kN，鉚釘?shù)脑S用應(yīng)力是鉚釘?shù)脑S用應(yīng)力是 t t =120MPa，s sbS =160MPa，鋼板的許用拉應(yīng)力鋼板的許用拉應(yīng)力 s s=160MPa. 試校核鉚釘試校核鉚釘接頭的強度接頭的強度. .221、 校核鉚釘

13、的剪切強度校核鉚釘?shù)募羟袕姸让總€鉚釘上下半段受力均為每個鉚釘上下半段受力均為 F/4每個鉚釘受剪面上的剪力為每個鉚釘受剪面上的剪力為 FFbF/4F/4SF 22 5kN4F. t t SFAS24Fd 112MPa t t 23F/4F/42、校核鉚釘?shù)臄D壓強度校核鉚釘?shù)臄D壓強度每個鉚釘受擠壓力為每個鉚釘受擠壓力為F/4bss s bsFA4Ftd 141MPa bss s (3)(3)校核鋼板的拉伸強度校核鋼板的拉伸強度FF/4F/4F/4F/4+F3F/4F/411223324FF/4F/4F/4F/411221-1s s N11FA()Fbd t 107MPa s s 2-2s s N22FA34(2 )Fbd t 99 3MPa. s s 整個接頭是安全的整個接頭是安全的人有了知識，就會具備各種分析能力，人有了知識，就會具備各種分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說古人說“書中自有黃金屋。書中自有黃金屋。”通過閱讀科技書籍，我們能