第八章連接件計(jì)算ppt課件

1、8-5 8-5 連接件的實(shí)用計(jì)算法連接件的實(shí)用計(jì)算法以螺栓以螺栓( (或鉚釘或鉚釘) )連接為例，連接為例， 螺栓破壞實(shí)驗(yàn)表明螺栓破壞實(shí)驗(yàn)表明, ,連接處的破壞可能性有三種：連接處的破壞可能性有三種：FFFF(1)(1)螺栓在兩側(cè)與鋼板接觸面的壓力螺栓在兩側(cè)與鋼板接觸面的壓力F F作用下，將沿作用下，將沿m-mm-m截面被剪斷；截面被剪斷；(2)(2)螺栓與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使連接松動(dòng)；螺栓與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使連接松動(dòng)；(3)(3)鋼板在受螺栓孔削弱的截面處被拉斷。鋼板在受螺栓孔削弱的截面處被拉斷。其他的連接也都有類似的破壞可能性。其他的連接也都有類似的破壞可能性。FFmm

2、在局部面積上的受壓稱為擠壓或承壓。相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題。 工程上對(duì)螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算，均采用直接實(shí)驗(yàn)為依據(jù)的實(shí)用計(jì)算。一、剪切的實(shí)用計(jì)算一、剪切的實(shí)用計(jì)算 1.1.剪切的工程實(shí)例剪切的工程實(shí)例鉚釘連接鉚釘連接螺栓連接螺栓連接銷軸連接銷軸連接平鍵連接平鍵連接焊接連接焊接連接榫連接榫連接FF* *受力特征：受力特征：桿件受到兩個(gè)大小相等，方桿件受到兩個(gè)大小相等，方向相反、作用線垂直于桿的向相反、作用線垂直于桿的軸線并且相互平行且相距很軸線并且相互平行且相距很近的力的作用。近的力的作用。* *變形特征：變形特征：桿件沿兩力之間的截面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，直至破壞小矩形桿件沿兩力之間的截面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，直至破壞小矩形 ）。

3、）。剪切面剪切面剪切面：發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的面。剪切面：發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的面。一個(gè)剪切面一個(gè)剪切面sF有一個(gè)剪切面的桿件，如鉚釘。有一個(gè)剪切面的桿件，如鉚釘。 雙剪：有兩個(gè)剪切面的桿件，如螺栓。雙剪：有兩個(gè)剪切面的桿件，如螺栓。F/2F/2F求應(yīng)力切應(yīng)力）：求應(yīng)力切應(yīng)力）：* *實(shí)用計(jì)算方法：根據(jù)構(gòu)件破壞的可能性，以直接試驗(yàn)實(shí)用計(jì)算方法：根據(jù)構(gòu)件破壞的可能性，以直接試驗(yàn)為基礎(chǔ)，以較為近似的名義應(yīng)力公式進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)為基礎(chǔ)，以較為近似的名義應(yīng)力公式進(jìn)行構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算。算。名義切應(yīng)力：假設(shè)切應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布。名義切應(yīng)力：假設(shè)切應(yīng)力在整個(gè)剪切面上均勻分布。sAFs剪切強(qiáng)度條件：剪切強(qiáng)度條件：名義許用切應(yīng)力

4、名義許用切應(yīng)力1 1、選擇截面尺寸、選擇截面尺寸; ;2 2、確定最大許可載荷，、確定最大許可載荷，3 3、強(qiáng)度校核。、強(qiáng)度校核?？山鉀Q三類問(wèn)題：可解決三類問(wèn)題：在假定的前提下進(jìn)行在假定的前提下進(jìn)行實(shí)物或模型實(shí)驗(yàn)，確實(shí)物或模型實(shí)驗(yàn)，確定許用應(yīng)力。可在有定許用應(yīng)力?？稍谟嘘P(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范中查到，關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范中查到，它與鋼材在純剪應(yīng)力它與鋼材在純剪應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的許用切應(yīng)力狀態(tài)時(shí)的許用切應(yīng)力顯然是不同的。顯然是不同的。 SSAFdt沖頭沖頭鋼板鋼板沖模沖模圖示沖床的最大沖壓力為圖示沖床的最大沖壓力為400KN，被沖剪鋼板的剪切極，被沖剪鋼板的剪切極限限 應(yīng)力為應(yīng)力為 ,試求此沖床所能沖剪鋼板的試求此沖床所

5、能沖剪鋼板的最大厚度最大厚度 t。知。知 d=34mm。23/10300mKNuFF剪切面剪切面解：剪切面是鋼板內(nèi)被解：剪切面是鋼板內(nèi)被 沖頭沖出的圓柱體沖頭沖出的圓柱體 的側(cè)面：的側(cè)面：dtAt沖孔所需要的沖剪力：沖孔所需要的沖剪力：uAF631030010400uFA故故231033. 1m即即mmmdt45.121245. 01033. 13圖示的銷釘連接中，構(gòu)件圖示的銷釘連接中，構(gòu)件A A通過(guò)安全銷通過(guò)安全銷C C將力偶矩傳遞將力偶矩傳遞到構(gòu)件到構(gòu)件B B。已知荷載。已知荷載F=2kNF=2kN，加力臂長(zhǎng)，加力臂長(zhǎng)l=1.2ml=1.2m，構(gòu)件，構(gòu)件B B的直徑的直徑D=65mmD=6

6、5mm，銷釘?shù)臉O限切應(yīng)力，銷釘?shù)臉O限切應(yīng)力u=200MPau=200MPa。試求。試求安全銷所需的直徑安全銷所需的直徑d d。 解：取構(gòu)件解：取構(gòu)件B B和安全銷為研和安全銷為研究對(duì)象，其受力為究對(duì)象，其受力為 由平衡條件由平衡條件 FlMDFMOeS,0kN92.36SDFlF剪力為剪力為剪切面積為剪切面積為4/2SdA FFDOdDACBlOFssFeM 當(dāng)安全銷橫截面上的切應(yīng)力達(dá)到其極限值時(shí)，銷釘被剪斷，即剪斷條件為 u2SSS4/dFAF解得mm3 .15m0153. 04uSFd二、擠壓概念及其實(shí)用計(jì)算二、擠壓概念及其實(shí)用計(jì)算擠壓：連接件和被連接件在接觸面上相互壓緊的現(xiàn)象。擠壓：連接

7、件和被連接件在接觸面上相互壓緊的現(xiàn)象。FF/2F/2F/2F/2F擠壓引起的可能的破壞：在接觸表面產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形、擠壓引起的可能的破壞：在接觸表面產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形、壓碎或連接件如銷釘被壓扁。壓碎或連接件如銷釘被壓扁。* *擠壓強(qiáng)度問(wèn)題以銷為例）擠壓強(qiáng)度問(wèn)題以銷為例）擠壓力中間部分）：擠壓力中間部分）：FFbsF/2F/2F 擠壓面擠壓面 ：直徑等于：直徑等于d，高度為接，高度為接觸高度的半圓柱表面。觸高度的半圓柱表面。bsAbs擠壓應(yīng)力擠壓應(yīng)力 ：擠壓面上分布的正應(yīng)力。：擠壓面上分布的正應(yīng)力。* *擠壓實(shí)用計(jì)算方法：擠壓實(shí)用計(jì)算方法：假設(shè)擠壓應(yīng)力在整個(gè)擠壓面上均勻分布。假設(shè)擠壓應(yīng)力在整個(gè)

8、擠壓面上均勻分布。bsbsAFbs擠壓面面積的計(jì)算：擠壓面面積的計(jì)算：2hlAbs1 1、平面接觸如平鍵）：擠壓面面積等于實(shí)際的承壓面積。、平面接觸如平鍵）：擠壓面面積等于實(shí)際的承壓面積。FFbhlh平鍵高度平鍵高度l平鍵長(zhǎng)度平鍵長(zhǎng)度2 2、柱面接觸如鉚釘）：擠壓面面積為實(shí)際的承壓面積在其直徑、柱面接觸如鉚釘）：擠壓面面積為實(shí)際的承壓面積在其直徑 平面上的投影。平面上的投影。dAbsd鉚釘或銷釘直徑，鉚釘或銷釘直徑， 接觸柱面的長(zhǎng)度接觸柱面的長(zhǎng)度擠壓強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件：bbsbsbsAFFF* *注意：注意：在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要注意連接件與被連接在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)

9、算時(shí)，要注意連接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對(duì)擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對(duì)擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。名義許用擠壓應(yīng)名義許用擠壓應(yīng)力，由試驗(yàn)測(cè)定。力，由試驗(yàn)測(cè)定。* *擠壓強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件：bbsbsbsAF兩矩形截面木桿，用兩塊鋼板連接如圖示。已知拉桿的兩矩形截面木桿，用兩塊鋼板連接如圖示。已知拉桿的截面寬度截面寬度 b=25cmb=25cm，沿順紋方向承受拉力，沿順紋方向承受拉力F=50KNF=50KN，木，木材的順紋許用切應(yīng)力為材的順紋許用切應(yīng)力為 , , 順紋許用擠壓應(yīng)力順紋許用擠

10、壓應(yīng)力為為 。試求接頭處所需的尺寸。試求接頭處所需的尺寸L L和和 。MPaj1MPabs10FFLL bFF/2F/2解：剪切面如圖所示。剪解：剪切面如圖所示。剪 切面面積為：切面面積為：剪切面剪切面LbAs由剪切強(qiáng)度條件：由剪切強(qiáng)度條件：2/sLbFAFs2jbFLmm100由擠壓強(qiáng)度條件：由擠壓強(qiáng)度條件：2/bsbsbsbsbFAF2bsbFmm10解：鍵的受力分析如圖齒輪與軸由平鍵齒輪與軸由平鍵b=16mmb=16mm，h=10mmh=10mm，）連接，它，）連接，它傳遞的扭矩傳遞的扭矩m=1600Nmm=1600Nm，軸的直徑，軸的直徑d=50mmd=50mm，鍵的許，鍵的許用切應(yīng)力

11、為用切應(yīng)力為 = 80M Pa = 80M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為，許用擠壓應(yīng)力為 bs= bs= 240M Pa240M Pa，試設(shè)計(jì)鍵的長(zhǎng)度。，試設(shè)計(jì)鍵的長(zhǎng)度。 kN6405. 0160022dmFFFbsS2hmmdFQAbhLmdFbhL切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度條件 mm5080161064 31bFLLbFSSmm3 .5324010106422 232bsbsbsbshFLLhF綜上 mm3 .53 , max21LLLAS 銷釘連接如圖。已知F=18kN, t=8mm, t1=5mm, d=15mm, 材料許用剪應(yīng)力 =60MPa, 許用擠壓應(yīng)力bs=200MPa, 試校核銷釘?shù)膹?qiáng)

12、度。 t1 F t F d F/2 FS F F F/2 FS 解：（1剪應(yīng)力強(qiáng)度 511510949223MPaAFkNFFsSS（2擠壓強(qiáng)度sbsbsbsMPatdFAF銷釘滿足強(qiáng)度要求。 三、三、 鉚釘組承受橫向荷載鉚釘組承受橫向荷載 FFFF在鉚釘組的計(jì)算中假設(shè)：在鉚釘組的計(jì)算中假設(shè)： （1 1無(wú)論鉚接的方式如何，均不考慮彎曲的影響。無(wú)論鉚接的方式如何，均不考慮彎曲的影響。 （2 2若外力的作用線通過(guò)鉚釘組橫截面的形心，若外力的作用線通過(guò)鉚釘組橫截面的形心，且同一組內(nèi)各鉚釘?shù)闹睆较嗤?，則每個(gè)鉚釘?shù)氖芮彝唤M內(nèi)各鉚釘?shù)闹睆较嗤?，則每個(gè)鉚釘?shù)氖芰σ蚕嗤?。力也相同?/p>

13、 每個(gè)鉚釘?shù)氖芰椋好總€(gè)鉚釘?shù)氖芰椋?nFF 1兩個(gè)剪切面FFFF一個(gè)剪切面一個(gè)剪切面某鋼桁架的一結(jié)點(diǎn)如圖。斜桿某鋼桁架的一結(jié)點(diǎn)如圖。斜桿A A由兩個(gè)由兩個(gè)63mm63mm6mm6mm的等邊角鋼組成，受力的等邊角鋼組成，受力F=140kNF=140kN的作用。該斜桿的作用。該斜桿用螺栓連接在厚度為用螺栓連接在厚度為=10mm=10mm的結(jié)點(diǎn)板上，螺栓的結(jié)點(diǎn)板上，螺栓直徑為直徑為d=16mmd=16mm。已知角鋼、結(jié)點(diǎn)板和螺栓的材料。已知角鋼、結(jié)點(diǎn)板和螺栓的材料均為均為Q235Q235鋼，許用應(yīng)力為鋼，許用應(yīng)力為 =170MPa=170MPa， =130MPa=130MPa， bs=300MP

14、abs=300MPa。試選擇螺栓個(gè)。試選擇螺栓個(gè)數(shù)，并校核斜桿數(shù)，并校核斜桿A A的拉伸強(qiáng)度。的拉伸強(qiáng)度。 選擇螺栓個(gè)數(shù)的問(wèn)題：先從剪切強(qiáng)度條件選擇螺栓個(gè)數(shù)，然后用擠壓強(qiáng)度條件來(lái)校核。 當(dāng)各螺栓直徑相同，且外力作用線過(guò)該組螺栓截面的形心時(shí)，可假定每個(gè)螺栓的受力相等，對(duì)每個(gè)螺栓(總數(shù)為n) nFnFF22/S剪切強(qiáng)度條件剪切強(qiáng)度條件 MPa130422SSdnFAFFFssFFnA得得68. 2n取取3n校核擠壓強(qiáng)度參照上頁(yè)圖）校核擠壓強(qiáng)度參照上頁(yè)圖）dAnFFbsbs,292bsbsbsbsMPaAF螺栓滿足擠壓強(qiáng)度條件螺栓滿足擠壓強(qiáng)度條件 校核角鋼的拉伸強(qiáng)度校核角鋼的拉伸強(qiáng)度 kN140ma

15、x,NF對(duì)應(yīng)最弱截面對(duì)應(yīng)最弱截面m-m的軸力的軸力2mm1266mmA角鋼橫截面角鋼橫截面m-mm-m上的拉應(yīng)力上的拉應(yīng)力MPa111Amax,Nm-mFFbsFbsFbsFmmFF2F33+解：受力分析如圖 一鉚接頭如圖所示，受力F=110kN，已知鋼板厚度為 t=1cm，寬度 b=8.5cm ，許用應(yīng)力為 = 160M Pa ；鉚釘?shù)闹睆絛=1.6cm，許用剪應(yīng)力為= 140M Pa ，許用擠壓應(yīng)力為bs= 320M Pa，試校核鉚接頭的強(qiáng)度。（假定每個(gè)鉚釘受力相等。） 4FFFbssbFFttdFFF11 2233F/4鋼板的2-2和3-3面為危險(xiǎn)面剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的強(qiáng)度條件 MPa8

16、.1361614. 310110232dFAFss MPa7 .155)16285(4101103)2(4332dbtFbsbsbsbstdFAFMPa9 .171161041011043 MPa4 .159)1685(110110)(33dbtF綜上，接頭安全。ttdFFF11 2233F/4 圖示拉桿頭和拉桿的橫截面均為圓形，拉桿頭的剪圖示拉桿頭和拉桿的橫截面均為圓形，拉桿頭的剪切面積切面積A A（ ）。）。4.4.222dDDdCdhBDhAB 圖示木接頭中剪切面積為（圖示木接頭中剪切面積為（ ）。）。lbDlClbBlA2 .2 .D 圖示木桿接頭，已知軸向力圖示木桿接頭，已知軸向力F

17、 F50kN50kN，截面，截面寬度寬度b b250mm250mm，木材的順紋擠壓容許應(yīng)力，木材的順紋擠壓容許應(yīng)力bsbs10MPa10MPa，須紋許用切應(yīng)力，須紋許用切應(yīng)力1MPa1MPa。試根據(jù)剪切和擠壓強(qiáng)度確定接頭的尺寸試根據(jù)剪切和擠壓強(qiáng)度確定接頭的尺寸L L和和a a。FF擠壓面剪切面FFbaLL lbFAFS bFL mm200125010503bsbsbsbsbaFAFbsbFamm201025010503圖示懸臂梁，有兩塊木板釘成圖示懸臂梁，有兩塊木板釘成T T型截面，鐵釘?shù)脑S型截面，鐵釘?shù)脑S用剪力用剪力FS=800NFS=800N。求鐵釘?shù)拈g距。求鐵釘?shù)拈g距。 1.8kN 20

18、0 50 162.5 z 200 50 Iz=113.54106mm4 s 解：解： MPabISFzzS198. 01054.11350)5 .162225(5020018006*mmbFssbFSS81198. 050800厚度為厚度為 的主鋼板用兩塊厚度為的主鋼板用兩塊厚度為 的同樣材的同樣材料的蓋板對(duì)接如圖示。已知鉚釘直徑為料的蓋板對(duì)接如圖示。已知鉚釘直徑為d=2cmd=2cm，鋼板，鋼板的許用拉應(yīng)力的許用拉應(yīng)力 ，鋼板和鉚釘許用剪應(yīng)力，鋼板和鉚釘許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力相同，分和許用擠壓應(yīng)力相同，分別別 ， 。若。若F=250KNF=250KN，試求，試求1 1每邊所需的鉚釘個(gè)數(shù)每邊所需的鉚釘個(gè)數(shù)n n；（2 2若鉚釘按圖若鉚釘按圖(b)(b)排列，所需板寬排列，所需板寬b b為多少？為多少？MPaj100MPajy280mmt121cmt62MPa160FFFFbFF圖圖(b)圖圖(a)FF圖圖(b)解：解：可采用假設(shè)的計(jì)算方法：可采用假設(shè)的計(jì)算方法： 假定每個(gè)鉚釘所受的力都是一樣的。假定每個(gè)鉚釘所受的力都是一樣的?？赡茉斐傻钠茐模嚎赡茉斐傻钠茐模海?因鉚釘被剪斷而使鉚接被破壞；因鉚釘被剪斷而使鉚接被破壞； （2鉚釘和板在釘孔之間相互擠壓過(guò)大，而使鉚接被鉚釘和板在釘孔之間相互擠壓