chapter拉压杆件的强与连接件设计实用PPT课件

1、1工作应力：工作应力： 构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。 极限应力：极限应力： ys 、 b 材料可以承受的强度指标。 延性材料： ys ； 脆性材料： b ys 延性材料 b 脆性材料强度判据强度判据： 结构或构件的工作应力结构或构件的工作应力 材料的极限应力材料的极限应力第1页/共46页21) 力学分析的可能误差力学分析的可能误差 包括载荷估计；分析、简化和计算误差；尺寸制 造误差等。2) 材料强度指标的误差材料强度指标的误差 包括实验误差，材料的固有分散性误差等。3) 不可预知的其他误差不可预知的其他误差 偶然超载，制造损伤，工作与实验条件不同等。 因此，实际 为： ys/n

2、/n 或 b/n/n n1，故极限应力大于许用应力。 将极限应力与许用应力之差作为安全储备。将极限应力与许用应力之差作为安全储备。第2页/共46页3误差大、工作条件恶劣、破坏后果严重，误差大、工作条件恶劣、破坏后果严重，n应越大。应越大。设计中，强度条件可一般地写为： 对于，为： = =FN/A FN是轴力，A为横截面面积。第3页/共46页4第4页/共46页5依据强度条件依据强度条件，进行强度设计，强度设计，包括： =FN/A 1) 1) 对初步设计的构件，校核是否满足强度条件。 若强度不足，需要修改设计。A FN/ 2) 2) 选定材料，已知构件所承受的载荷时， 设计满足强度要求的构件的截面

3、面积和尺寸。FN A 3) 3) 已知构件的几何尺寸，许用应力，计算结构或 构件所能允许承受的最大载荷。第5页/共46页6工作应力工作应力 大、许用应力大、许用应力 小的小的截面截面。 处处满足强度条件处处满足强度条件 危险截面满足强度条件危险截面满足强度条件。若各段材料相同, 同，危险截面只有AB、CD段。CD与BC材料同, FN小；面积ACD也小； CD可大； 故各段均可能为危险截面，都需要校核。BC段：与AB段同面积， FNBC FNAB ， BC AB ；但 铜 钢；如：杆AB段为钢制，BC和 CD为铜制。轴力如图。ACBD9kN15kN10kN4kN9kN6kN4kN-+向AB段：轴

4、力最大， AB大；第6页/共46页7FFF解解：1)研究C点，列求各杆内力： Fy=F2cos -F=0 Fx=F2sin -F1=0 得：F2=5F/4 (压力) ；F1=3F/4 (拉力)3m4m杆1杆2CF2)由确定许用载荷: 对于钢杆1，有 F1 A1 钢，即: 3F/4 120106610-4 F钢 96103N 对于木杆2，有 F2 A2 木压，即: 5F/4 1510610010-4 F木 120103NC第7页/共46页8 2) 有： S+ L= , -(2) =11/4=0.25mm 是拧紧1/4圈所移动的距离。150mmLS第8页/共46页93) ) 由线弹性关系有： S=

5、NSL/ESAS, L=NLL/ELAL, -(3) 注意到(1)式，由(2)、(3)式有： FL(1/ESAS+1/ELAL)= =0.25mm 用(N、mm、MPa)单位系，可解得： =21236 (N)=21.2 (kN) 4) 螺栓应力为: 用(N、mm、MPa)单位系，有: S= /AS=21236/(122 /4) =187.8MPa 钢=200MPa, 强度足够。 撑套应力为: L= /AL=21236/(500 /4) =54.1MPa b第15页/共46页16压头衬套支座试件 压式剪切器第16页/共46页17bh/2dLM2)轴受力如图，由平衡方程 mO(F)=M-FQd/2

6、=0 得: FS=2M/d=20.955/0.06=31.8kNMFSo o第17页/共46页18 功率常常用千瓦(kW)或马力表示，注意到： 1kW=1000Nm/s, 1马力=736Nm/s, 则功率、转速与传递的扭矩之关系为：功率、转速与传递的扭矩之关系为： M (kN.m)=9.55Np (千瓦)/n (转/分) M (kN.m)=7.02Np (马力)/n (转/分)MMM力矩的功A可表示为力矩M与其转过的角度 之积，功率NP是单位时间所做的功，故有： NP=A/t=M /t /t是每秒转过的角度（弧度）。第18页/共46页19解：解：冲头受压，落料受剪。故能冲最小孔径d= 34mm

7、, 最大板厚t=10mm。 由强度条件有： =4F/ d2 解得： d 34mm1) 考虑冲头强度考虑冲头强度 由落料受力可知，剪力 FS=F， 剪切面为圆柱面，面积为 dt。有剪断条件： =FS/A=F/t d b t2t1；虽然中间板挤压力为上、下板的二倍，仍可判断其挤压、拉伸应力均小于上、下板。2)考虑 钉、孔 j相同，考虑其一即可。板孔边挤压力如图， 有平衡方程: Fx=F/2-nFj=0 Fj=F/2n。挤压面为圆柱面，有效挤压面积为t1d。强度条件： j=F/2nt1d j 即： n挤 F/2t1d j=210103/2520280=3.75n个铆钉F/2FF/2t1t2第35页/

8、共46页36 对于菱形菱形布置，有： =F/2t1(b-d) 即得： b d+F/2t1 =152mm。F/8F/2菱形排列轴力图F/43) b 四个铆钉可布置成一排或二排。若布置二排，有矩形和菱形二种排列如图，则危险截面在虚线处。对于矩形矩形布置，有: =F/2t1(b-2d) 即得： b 2d+F/2t1 =40+210103/25160=172mmF/4F/2矩形排列轴力图只要使外力的作用线通过钉群图形的形心，则可假定各钉受力相等。第36页/共46页37aABCDaBALaa30 daabtha第37页/共46页38拉伸： FN=F； A=(H-t)b/2; =FN/A ; (H-t)b

9、/2 F/ 挤压: Fj=F; Aj=tb j=Fj/tb j ; tb F/ j aabthaah第38页/共46页39 max=min0.7071/A= 拉, 2/A= 压 aABCDAFBFt1t2dCFFCDFCBCFCBFS第39页/共46页40解解： 1)1)力的平衡条件力的平衡条件： MA(F)=2aF1cos30 -3Fa=0 Fx=-FAcos +F1sin30 =0aBALaa30 t1t2daBALaa30 CD 1 2第40页/共46页41解：研究A点平衡，有： FAB=FAD (FCD=FCB ) 2FABcos45 =- -FAC ;FFFF： =Ee e LAC=

10、FACLAC/EA; LAD=FADLAD/EA：A FAC/ 拉； (FAC FAB=FAD)aABCD AFACFABFADBFBDFBCFAB 水平位移 uA= LAD/cos45 uC; ;ACDuAuC /2/2 LAC /2：uA+uC+ LAC= 第41页/共46页42aABCD t1t2dCFFCDFCBCFCBFS第42页/共46页43拉压强度条件拉压强度条件 =FN/A = ys/n 延性材料 b/n 脆性材料拉、压杆件；被连接件 =FS/A = b/n A 为剪切面面积 剪切强度条件剪切强度条件连接件 j=Fj/Aj j Aj 为计算挤压面积 挤压强度条件挤压强度条件连接件、被连接件 =FS/A b剪断条件剪断条件工件、连接件1 1） 第43页/共46页443) 利用强度条件，可以进行 强度校核强度校核、截面设计截面设计、确定许用载荷确定许用载荷或选材选材。4) 强度计算或强度设计的一般方法为：初步设计