機械基礎(chǔ)剪切和擠壓教案02

課堂教學(xué)實施方案第 次課授課時間： 教學(xué)時間分配：復(fù)習(xí)舊課 分鐘講授新課 80 分鐘教學(xué)方法簡介導(dǎo)入、啟發(fā)分析、重點介紹、歸納小結(jié)、多媒體課題：第二節(jié)剪切和擠壓教學(xué)目標(biāo)：掌握連接件的剪切與擠壓的概念；會判斷連接件的受剪面與受擠面。會計算剪切和擠壓強度；剪切和擠壓在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用。教學(xué)重點：剪切與擠壓的概念；判斷剪切面和擠壓面；剪切擠壓強度的計算。教學(xué)難點：剪切擠壓強度的計算。教學(xué)方法：教師重點講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合；理論和實踐相結(jié)合；預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相結(jié)合講授法教學(xué)內(nèi)容及步驟：〈引入新課〉由簡單的介紹引入〈講授新課〉§3-2剪切與擠壓 『一螺檢1.工程實例 .4—V-t I 尸（1）螺栓連接 ￥ n

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.TOC\o"1-5"\h\z2,剪切受力特點 / A（人力 I以鉚釘為例 口/'三構(gòu)件受兩組大小相等、 門TJ” 方向相反、作用線 I =1k相互很近的平行力系作用. 弓（合力）3,剪切變形特點 ''―—J構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對錯動.4.連接處破壞三種形式：（1）剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯?，如沿n-n面剪斷.（2）擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使?jié)哼B接松動，發(fā)生破壞.（3）拉伸破壞

二、剪切的應(yīng)力分析.內(nèi)力計算由Fx=0得 Fq=F式中，F(xiàn)q剪力.切應(yīng)力 ’T=Fq/A式中，F(xiàn)Q-剪力4剪切面的面積.強度條件。對代[T]Tmax—破壞時的抗剪強度極限[T]—為材料的許用切應(yīng)力[t]=Tb/nTb[t]=Tb/nn—安全因數(shù)三、擠壓的應(yīng)力分析螺栓與鋼板相互接觸的側(cè)面上，發(fā)生的彼此間的局部承壓現(xiàn)在接觸面上的壓力,稱為擠壓力，并記為F在接觸面上的壓力,稱為擠壓力，并記為F1.擠壓力 Fj=F.擠壓破壞的兩種形式（1）螺栓壓扁廠廠擠壓力 4-擠壓面的面積（2廠廠擠壓力 4-擠壓面的面積.擠壓應(yīng)力°j=Fj/Aj0r擠壓應(yīng)力;.強度條件Gjmax=Fj/Aj<2j]°Jmax-最大擠壓應(yīng)力； 廠廠擠壓力；&-擠壓面的面積 [0j]-許用擠壓應(yīng)力擠壓面的面積計算（1）當(dāng)接觸面為圓柱面時，擠壓面積A,為實際接觸面在直徑平面上的投影面積實際接

觸面直徑投影（2）當(dāng)接觸面為平面時（以平鍵為例），平鍵受剪面平鍵切應(yīng)力平鍵擠壓應(yīng)力2、柱面接觸（如鉚釘）：擠壓面面積為實際的承壓面積在其直徑平面上的投影。Aj=d,6d—鉀釘或銷釘直徑， 3——接觸柱面的長度四、強度條件的應(yīng)用1.校核強度 2.設(shè)計截面3.求許可載荷 4.破壞條件注意：在應(yīng)用擠壓強度條件進行強度計算時，要注意連接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對擠壓強度較低的材料進行計算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。五、剪切與擠壓的實用計算例題例題1齒輪與軸由平鍵連接,已知軸的直徑d=70mm,鍵的尺寸為bXhXL=20x12x100mm,傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩M^ZkN.m,鍵的許用切應(yīng)力為［t］=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為［。層100MPa.試校核鍵的強度.

解：（1）鍵的受力分析如圖=0.057x106N=57KN由Fxd/2=Mee得 F=2Mee/d=2X2X1000/70X0.0001（2=0.057x106N=57KNFQ=FJ=FTmax=FQ/A=F/bl=57X1000/20X100X10-6=2.86X107Pa=28.6MPaV（3）校核擠壓強度◎Jmax=FJ/AJ=F/lh/2=2x57X103/100X12X10-6=0.095x109Pa=95MPaV[aJ]=100MPa綜上，鍵滿足強度要求, t尸例題2一銷釘連接如圖所示， 「中「已知外力F=18kN,被連接的構(gòu)件A和B的厚度分別為d=8mm和d1=5mm，銷釘直徑d=15mm,銷釘材料的許用切應(yīng)力為[T=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為[。層200MPa.試校核銷釘?shù)膹姸?解：（1）銷釘受力如圖b所示擠壓面(2)校核剪切強度由截面法得兩個面上的剪力2FQ=F剪切面積為 A=nd2/4Tmax=FQ/A=2F/兀d2=2x18x103/3.14X152X10-6=0.051x109Pa擠JR面=51MPa<[T=60MPa(3)擠壓強度校核由于FJA=2FJB=F兩部分的擠壓力相等，故應(yīng)取長度為d的中間段進行擠壓強度校核.oJmax=FJA/AJA=F/dd=18x103/15x8x10-6=0.15x109Pa=150MPa<[oJ]=200MPa故銷釘是安全的.思考題(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣eA(2)銷釘?shù)臄D壓面面積Abs例3沖床的最大沖壓力F=400kN,沖頭材料的許用壓應(yīng)力［司=440MPa,鋼板的剪切強度極限tma1360MPa,試求沖頭能沖剪的最小孔徑d和最大的鋼板厚度5.F/A=F/nd2/4=4F/nd2=[a]d=4X400X103/3.14X440X106解得：d=34mm解：（2）由鋼板的剪切破壞條件F/A=F/nd8=tmsmax6=F/ndTmnvmax6=400X103/3.14X34X10-3X360X106解得：B=10.4mm[例4]某鉚接件如圖所示，已知板的厚度5=4mm、寬度b=30mm；鉚釘直徑d=10mm；鉚釘與板的材料相同，其許用切應(yīng)力[t]=80MPa、許用擠壓應(yīng)力[oJ]=250MPa、許用拉應(yīng)力[司=130MPa。若承受的軸向拉力F=6KN，試校核該鉚接件的強度。。 - b —a）解：（1）校核鉀釘?shù)募羟袕姸蕊@然，鉚釘剪切面上的剪力Fq=F=6KNrmax=FQ/A=4F/兀d2=4x6000/3.14x102x10-6=76.4X106Pa=76.4MPa<[t]=80MPa鉀釘滿足剪切強度條件。（2）校核獅釘與板的擠壓強度易知，鉚釘與上、下板孔壁之間的擠壓力、擠壓應(yīng)力均

相同，分別為Fj=F=6KNomax=FJ/A=F/dXS=6000/10x4x10-6=1.5X108Pa=150MPa<[o]=250MPa鉚釘與板滿足擠壓強度條件。(3)校核板的拉伸強度板受到軸向拉伸，其最大拉應(yīng)力位于斜釘孔所在的1-1截=0.075X109Pa=75MPa<[o]=130MPh】)板滿足拉伸強度條件。綜上所述，該鉚接件的強度滿足要求。討論題木棒接頭，當(dāng)受力作用時,接頭的量切面積和擠壓面積分別是 C(A)ab,Ic CB)cbtIb(C)Ib,cb (D)Ic,abTtTF-T晨tFAlb 加 A- cbbs小結(jié)：.剪切構(gòu)件的強度計算，與軸向拉壓時相同，也是按外力分析、內(nèi)力分析、強度計算等幾個步驟進行的。在作外力和內(nèi)力分析時，還須注意以下幾點：（1）首先必須取出剪