连接件的实用计算法孙版.ppt

第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 8.5 连接件的实用计算法 工程中构件或零件彼此连接时，起连接作用的部件称为连接件。 常用铆钉、螺栓、销钉、键等作为连接件。 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 连连接件的受力特点： 力在一条轴线轴线 上传递传递 中有所偏离（与拉压压情况不同） 问题问题 ：1. 力传递传递 的偏离引起什么新的力学现现象？ 2. 如何计计算连连接件、被连连接构件的强度？ 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 螺栓连接 铆钉连接 销轴连接 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 平键连接 榫齿连接 焊接连接 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 联轴节 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 销 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 螺栓 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 螺栓 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 螺栓 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 铆钉 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 铆钉 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 平键 键 m 轴 齿轮 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 P P 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 焊接 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 连接件和被连接件可能存在三种形式的破坏： 1) 铆钉沿剪切面n-n被剪断，称为剪切破坏； 2) 铆钉和钢板的接触面（挤压面）发生挤压破坏； 3) 沿钢板的铆钉孔截面，因强度不足被拉断。 nn P P 剪断挤压破坏 拉断 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 基于螺栓的受力分析，容易预测出螺栓可能的失效形式 （1）在截面mn处被剪断 （2）受挤压部分的半圆被“挤扁” （近似半椭圆） m n 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 剪切变变形的受力特点： 一、剪切的实用计算 构件受等值、反向、作用线距离很近的二平行力的作用 。 F F 剪切面 变形特征： 杆件沿两力之间的截面发生错动，甚至破坏。 剪切面：发生错动的面。 单剪切：有一个剪切面的杆件，如铆钉。 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 一个剪切面 单剪切 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 单剪切双剪切:有两个剪切面 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 F F F m m FS F mm x 以铆钉为例：外力 内力 应力强度计算 剪力FS： 剪切面上的内力。 F F m m 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 F m m F FS mm x 切应力： 假设： A：剪切面的面积。 剪切强度条件： 剪切面上的应力。 在剪切面上均匀分布其方向 与Fs 相同。 故是名义剪应力 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 ：许用切应力；由实验得。可查有关手册。 注意： 1.剪切强度条件：适用于其它剪切构件; 2.剪切强度条件：可解决三类强度问题： 1）校核： 2）设计截面尺寸： 3）确定许可载荷 ： 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 二、挤压挤压 的实实用计计算 挤压面： 连接件和被连接件相互压紧 的接触面。 挤压破坏： 在挤压面产生过大的塑性变 形（导致连接松动）、压溃 或连接件（如铆钉）被压扁 。 如图为铆钉上的挤压面。 F F Fbs Fbs F F 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 F F F F 挤压力Fbs：挤压面上的压力。 挤压应力 bs： 假设： bs在挤压面上均匀分布。 挤压面上的正应力。 bearing surface 直径 d bs 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 挤压挤压 强度条件： 其中bs：许用挤压应力； 注意： 1) 上式可解决三类强度问题； Abs ：挤压面的计算面积。 2）连接件与被连接件的材料不同时，应对挤压强度 较低的材料进行挤压计算，即选用较小的许用挤 压应力。 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 3) 当挤压面为平面时，Abs为挤压面的实际面积； h：平键高度 l ：平键长度 如平键： F b h l F 4) 当挤压面为半圆柱面时，Abs为挤压面的径向投影面积。 如铆钉： 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 F F Fbs Fbs 挤压面 径向投影面 直径 直径d bs Fbs Fbs 上图的挤压面积为： 当挤压面为半圆柱面时：Abs为挤压面的径向投影面积。 如铆钉： 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 挤压强度条件： 切应力强度条件： 脆性材料： 塑性材料： 小结：连接件的强度计算 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 为充分利用材料，切应力和挤压应力应满足 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 图图示接头头，受轴轴向力F 作用。已知 F=50kN， b=150mm，=10mm，d=17mm，a=80mm，=160MPa， =120MPa，bs=320MPa，铆钉铆钉 和板的材料相同，试试校核其 强度。 2.板的剪切强度 解：1.板的拉伸强度 例题题 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 3.铆钉铆钉 的剪切强度 4.板和铆钉铆钉 的挤压挤压 强度 结论：强度足够。 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 d D h F 销钉的剪切面面积 A=？ 销钉的挤压面面积 Abs=？ 思考题 求: 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 d D h F 销钉的剪切面面积 A=？ 剪切面 h d 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 d D h F 挤压面 销钉的挤压面面积 Abs=？ 挤压面 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 一、简单铆钉连简单铆钉连 接 1搭接 一个一个剪切面单单剪 8-6 铆钉连接的计算 铆钉连铆钉连 接：搭接、对对接 剪剪 力力：FS = F2 挤压挤压挤压挤压 力力：Fbs = F 轴轴轴轴 力力：FN = F 铆钉连铆钉连 接：单钉单钉 、钉钉群 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 2对接（平接） 主板 盖板 二个二个剪切面 假设：假设： 二个剪切面上剪力相等剪力相等； 每一个剪切面上的切应力均匀分布切应力均匀分布。 双剪 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 剪剪 力力：FS = F2 挤压挤压挤压挤压 力力：Fbs = F 轴轴轴轴 力力：FN = F 通常，d 2d1 挤压挤压挤压挤压 强强度度计计计计算算考虑虑铆钉铆钉 铆钉铆钉 中段与主板孔壁中段与主板孔壁间间间间的相互挤压挤压 ； 拉伸拉伸强强度度计计计计算算只需考虑虑主板 主板。 S S S S 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 二、铆钉群 各铆钉铆钉 的t 相等 剪切剪切强强度度计计计计算算可取任一任一铆钉铆钉铆钉铆钉 各铆钉铆钉 或板孔上的sbs 相等 挤压挤压 强度计计算可取任一铆钉铆钉 或孔壁 板的st 要选选危危险险险险截面截面计计算，要综综合考虑虑截面面积积、轴轴 力的大小。 1外力过铆钉过铆钉 群中心 假假设设设设：外力均匀分配均匀分配 在每个铆钉铆钉 上 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 例：铆铆接接头头，已知F=130 kN，b=110 mm， d =10 mm ， d 1=7 mm，d=17 mm，许许用应应力为为 t =120 MPa，t =160MPa，bs =300 MPa，试试校核铆铆接接头头的强度。 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 搭接 双剪 钉钉群 3个铆钉铆钉 (外力过铆钉过铆钉 群中心) 铆钉剪切强度条件满足 d 2d1 校核校核铆钉剪切强度铆钉剪切强度 校核主板主板的挤压强度 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 主板挤压强度条件满足 校核主板挤压强度 校核主板校核主板拉伸强度拉伸强度 1 1 1 1 2 2 2 2 可能的危险险截面：1-1截面、2-2截面 主板的荷载图载图 ？内力图图？ 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 1 1 1 1 2 2 2 2 主板拉伸强度条件满足 该铆接接头安全 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 2外力不过铆钉群中心 外力向 铆钉群中心铆钉群中心 简化 O O O O F F MM 过铆钉群中心铆钉群中心的外力外力 力偶力偶 等分等分到每个铆钉上如何分配？ 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 O O MM O O F FA A F FC CF FB B 假设 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 O O F F O O F FA A F FC CF FB B 名义切应力名义切应力 F M 名义挤压应力名义挤压应力 MM F F / / 3 3 F F / / 3 3 F F / / 3 3 矢量合成矢量合成 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 例：直径 D100 mm 的轴轴 ,由两段联联接而成；联联接 处处加凸缘缘，并在D0200 mm 的圆圆周上布置 8个螺栓紧紧固 ，已知轴轴在扭转时转时 的最大切应应力为为70 MPa，螺栓的容许许 切应应力t 60 MPa，试试求螺栓所需的直径。 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 T T F F F F F F F F F F F F F F F F 螺栓群问题 单剪 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 d O b h/2 h/2 其他联接件的计算 一、键的计算 键键键键连连接轮轮轮轮和轴轴轴轴 轴 轮 键 剪切面：mm T l mmmm 挤压挤压 面：mn ( mp ) n n p p 键键有两种可能的破坏形式： 剪切破坏剪切破坏、挤压挤压挤压挤压 破坏破坏 轴 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 1 1剪切剪切强强度度计计计计算算 d O b h/2 T 轴 mmmm F FS S 为键为键 的许许用切应应力 键键的剪切强度条件： 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 2 2挤压挤压挤压挤压 强强度度计计计计算算 bs 为键为键 的许许用挤压应挤压应 力 键键的挤压挤压 强度条件： d O b h/2 h/2 T n n 轴 mm F F bsbs 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学工程力学系 二、榫接计计算 剪切面：mm 挤压挤压 面：mn 榫接有三种可能 的破坏形式：剪切破坏、挤压挤压 破坏、拉断破坏。 mmmm n n mmmm F FS S 1 1剪切剪切强强度度计计计计算算 为为材料的许许用切应应力 榫接头头的剪切强度条件： 第一章 绪论 Theorem of Momentum Moment 材料力学 昆明理工大学