剪切和挤压的实用计算.ppt

1,2-13 剪切和挤压的实用计算,连接件的工作应力与强度,本单元主要讨论：,2,外力与连接件轴线垂直,连接件横截面发生错位,我们将错位横截面称为剪切面,一.剪切实用计算,2-13 剪切和挤压的实用计算,工程实例：,剪 床,构件受力,构件变形,受力特点和变形特点： 构件受一对大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近的外力作用,作用的结果使构件沿两个力作用线之间的截面发生相对错动,1、剪切变形的特点,单剪与双剪,3,单键连接,花键连接,单键连接的受力分析,d,M,F,4,剪切强度条件：,实用计算：,剪力 以铆钉为例研究其受力 根据截面法,设剪切面上所受的内力用Fs表示 Fs称为“剪力”,由平衡条件： Fs=F,切应力,式中， 为切应力 Fs为剪力，A为剪切面面积,（2.23）,为许用切应力,塑性材料：=(0.60.8) 脆性材料：=(0.81.0) ,2.剪切强度的计算,5,1.受剪切螺栓剪切面面积的计算：,2.受剪切单键剪切面面积计算：,取单键下半部分进行分析,假设单键长宽高分别为 l b h,则受剪切单键剪切面面积：,6,例2. 14 插销材料为20钢，t=30MPa，直径d=20mm, 挂钩及连接件的厚度分别为t = 8mm, 1.5t =12 mm, P =15kN。 求：校核插销的剪切强度.,解：插销受力如图。,具有两个剪切面： m-m,n-n双剪问题。,取两个剪切面之间的杆为 研究对象，受力如图。,剪切面的面积,结论：满足剪切强度要求。,7,例：2.15,钢板厚 t =10mm,其剪切极限应力tu=300 MPa。 求：要冲出直径d =25 mm的孔，需多大冲剪力F？,解：,剪切面是哪一个面？,剪切面的面积,8,二.挤压的实用计算,1、关于挤压现象,一般来讲，承受剪切的构件在发生剪切变形的同时都伴随有挤压,挤压破坏的特点是：在构件相互接触的表面，因承受了较大的压力，是接触处的局部区域发生显著的塑性变形或挤碎,作用于接触面的压力称为挤压力,挤压力的作用面称为挤压面,在挤压力作用下接触面的变形称为挤压变形,9,挤压面为上半个圆周面,下半部分挤压面,2.键连接,上半部分挤压面,挤压面为下半个圆周面,1.铆钉或螺栓连接,10,2、挤压强度的计算,由挤压力引起的应力称为挤压应力,与剪切应力的分布一样，挤压应力的分布也非常复杂，工程上往往采取实用计算的办法，一般假设挤压应力平均分布在挤压面上,挤压力,挤压面面积,许用挤压应力,关于挤压面面积的确定,键连接:,铆钉或螺栓连接:,11,剪切与挤压的主要区别:,剪切面与外力平行,挤压面与外力垂直,剪切应力为剪应力,挤压应力为正应力,剪切面计算,铆钉与螺栓,键,挤压面计算,12,例2. 16 d=70mm, 键的尺寸为bhl=2012100mm，力偶m= 2 kNm, 键的 t=60 MPa, sbs=100 MPa。 校核键的强度。,剪切面上的剪力,取键的下半部分和轴，受力如图,解：,1) 校核键的剪切强度,13,2) 校核键的挤压强度,挤压力,取键的上半部分，受力如图,有效挤压面,挤压应力,满足挤压强度要求。,14,例2.58 凸缘联轴节传递的力偶矩Me200 Nm，凸缘之间用4只 螺栓相联接，螺栓直径d10 mm，对称地分布在D=80 mm的圆周上， 已知螺栓和轴的材料均为35号钢，其许用应力=60MPa, 试校核 螺栓的剪切强度。,解:,15,例2.63 车床的传动光杆装有安全联轴器，当超过一定载荷时，安全销即被剪断，已知安全销的材料为30钢，剪切极限应力u=360MPa，安全销的直径d=5mm试求光杆可传递的最大力偶矩Me.,解：与冲床工作原理相同，属剪切强度计算的反向题,Me=FSD (D=),剪断条件为：,即：,故：,16,例2-64 已知材料的剪切许用应力和拉伸的许用应力之间关系约为：=0.6，试求螺钉直径d和钉头高度h的合理比值。,解：（1）拉伸强度条件为,（2）剪切强度条件为FS=F,故：,17,例2.56 试校核图所示联接销钉的剪切强度。己知P=100kN，销钉直径d=30mm，材料的许用切应力=60MPa。若强度不够，应改用多大直径的销钉？,解:,18,2-67 用夹剪剪断直径d1=3mm的铅丝如图,若铅丝的极限切应力约为=100MPa，试问需多大的P？若销钉B的直径为d2=8mm，试求销钉内的切应力。,解:计算需要的P力,计算销钉B铅丝的剪切力,计算销钉B的切应力,19,2.65 一木质拉杆接头部分如图所示，接头处的尺寸为ab12cm，h=35cm,c=4.5cmP=40KN,试计算接头的剪切与挤压应力,解 : 按剪切与挤压强度理论计算：,20,例：四个相同的铆钉联接格板和拉杆。已知铆钉和拉杆材料相同。b=80mm，t=10mm，d=16mm，=100MPa，jy=200MPa，=130MPa。试计算许用载荷F。,解：分析：,根据结构的联节情况，如果F过大 结构发生安全问题有三种可能 1）铆钉剪切强度不够而被剪断 2）拉杆因拉伸强度不足而被拉断 3）铆钉和拉杆的孔产生挤压损坏,因此，在作该结构的强度计算时应同时考虑： 铆钉剪切和挤压 拉杆的拉伸和孔的挤压,由于铆钉和拉杆材料相同，挤压只要计算拉杆或铆钉即可,21,1）铆钉的抗剪强度,根据实用计算，每个铆钉受力相等，为： Fs=F/4 根据剪切强度：,2）铆钉和拉杆的抗挤压强度,每个铆钉受力相等，为： Fjy= Fs=F/4 根据挤压强度：,22,3）拉杆的抗拉强度,根