《剪切与挤压机械》PPT课件.ppt

1,第一节 引 言,剪切与挤压,在工程结构或机械中，构件之间通常通过,铆钉,销轴,键,等连接件相连接,这类连接件的主要变 形破坏形式是剪切与 挤压,本章主要解决连接件 的强度问题,2,剪切的受力特点,剪切的变形特点,构件在两侧面受到大小相等、方 向相反、作用线相距很近的外力 （外力合力）的作用,构件沿位于两侧外力之间的截面 发生相对错动,发生错动的截面称为剪切面,剪切面,3,铆钉连接主要有三种方式：,3.双盖板对接（图c），铆钉受双剪。,1.搭接（图a），铆钉受单剪；,2.单盖板对接（图b），铆钉受单剪；,4,连接件在受到剪切变形的同时， 往往还要受到挤压变形。,在外力作用下，连接件与被连接 件之间在侧面互相压紧、传递压 力。由于一般接触面较小而传递 的压力较大，就有可能在接触面 局部被压溃或发生塑性变形。这 种变形破坏形式就称为挤压。,传递压力的接触面称为挤压面,5,榫齿连接,在木结构中，常用榫齿连接，其中有平齿连接（图a）、单齿连接（图b）和双齿连接（图c）等。,（2）挤压破坏 铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使溃压连接松动，发生破坏.,总结：连接处破坏三种形式: (Three types of failure in connections),（1）剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断.,（3）拉伸破坏,钢板在受铆钉孔削弱的截面处， 应力增大，易在连接处拉断.,8,第二节 剪切的实用计算,一、剪切面上的内力,剪切面上的内力为一个切向力，称为剪力，记作 FS,9,二、剪切面上的应力,FS 为剪切面上的剪力，用截面法由平衡方程确定,AS 为剪切面的面积,在剪切面上，只存在切应力,工程中假设剪切面上的切应力平均分布，即有,10,三、剪切强度条件, 为材料的许用切应力,11,第三节 挤压的实用计算,一、挤压应力的实用计算,在挤压面上，存在着法向 的挤压应力，记作 bs,Fbs 为挤压面上的挤压力,Abs 为挤压面的计算面积， 取实际挤压面在垂直于挤 压力的平面上投影的面积,挤压应力的工程实用计算,公式为,12,二、挤压强度条件, bs 为材料的许用挤压应力,13,结论：该连接件的强度符合要求。,解：,14,例5 图示带肩杆件，已知材料的许用切应力 = 100 MPa、许用挤压应力 bs = 320 MPa、许用拉应力 = 160 MPa，试确定许可载荷。,解：,1）根据杆件拉伸强度确定许可载荷,由拉伸强度条件,解得,16,2）根据凸肩的剪切强度确定许可载荷,杆件凸肩的剪切面为圆柱面，由剪切 强度条件,解得,17,3）根据凸肩的挤压强度确定许可载荷,杆件凸肩的挤压面为圆环形平面，由 挤压强度条件,解得,所以，许可载荷,18,3）根据凸肩的挤压强度确定许可载荷,杆件凸肩的挤压面为圆环形平面，由 挤压强度条件,解得,所以，许可载荷,例1 图示挂钩装置，已知拉力F = 20 kN，t1 = 8 mm，t2 = 5 mm，销钉材料的许用挤压应力 bs = 190 MPa，许用切应力 = 60 MPa，试确定销钉直径 d 。,解：,销钉承受双剪，每个剪切面上的剪力,1）根据剪切强度条件确定销钉直径,20,根据剪切强度条件,得销钉直径,21,2）根据挤压强度条件确定销钉直径,得销钉直径,因此，可取销钉直径,22,例 2 如图，皮带轮通过键与轴联接，已知皮带轮传递的力偶矩 M = 600 Nm ; 轴的直径 d = 40 mm；键的尺寸 b = 12 mm、h = 8 mm、l = 55 mm；键材料的许用切应力 = 60 MPa、许用挤压应力bs = 180 MPa ，试校核键的强度。,解：,选取键和轴为研究对 象，作出受力图, 计算键的受力,得键的受力,由平衡方程,23, 校核键的剪切强度,根据剪切强度条件,键满足剪切强度条件,由截面法，, 校核键的挤压强度,显然，键的挤压力,得剪力,24,根据挤压强度条件,键满足挤压强度条件,结论：键的强度满足要求,25,例3 如图，已知钢板厚度 t = 5 mm，剪切强度极限 b = 160 MPa。欲用冲床将钢板冲出直径 d = 25 mm 的孔，问所需的冲剪力 F 应为多大？,解：,由,钢板受剪切变形，剪切面为圆柱侧面,得冲孔所需冲剪力为,26,例4 图示连接件由两块钢板用 4 个铆钉铆接而成。已知板宽 b = 80 mm、板厚 = 10 mm；铆钉直径 d = 6 mm；板和铆钉材料的许用切应力 = 100 MPa、许用挤压应力 bs = 280 MPa、许用拉应力 = 160 MPa。试确定该连接件所允许承受的轴向拉力F。,27,解：,由剪切强度条件,得,1）根据铆钉的剪切强度确定许可拉力,由于这是对称性问题，可以假设各铆钉受力相同，于是，各铆钉 剪切面上的剪力均为,28,求得,2）根据铆钉和板的挤压强度确定许可拉力,由挤压强度条件,显见，各挤压面上的挤压力均为,29,3）根据板的拉伸强度确定许可拉力,作出板的受力图，,画轴力图，,可见 1-1 截面与 2-2 截面,