第九章连接件的强度计算

1、2第九章第九章 连接件的强度计算连接件的强度计算9-1 剪切实用计算强度条件剪切实用计算强度条件9-2 挤压实用计算强度条件挤压实用计算强度条件9-3 连接件强度计算连接件强度计算3 (螺栓连接螺栓连接(2) 铆钉连接铆钉连接FF螺栓螺栓FF铆钉铆钉1、剪切实例、剪切实例9-1 9-1 剪切实用计算强度条件剪切实用计算强度条件4(3) 键块联接键块联接轴轴键键齿轮齿轮FFtdt1t1d(4) 销轴联接销轴联接m52 2、剪切的概念、剪切的概念（2 2）变形特点）变形特点（1）受力特点受力特点作用于构件某一截面（剪切面）两作用于构件某一截面（剪切面）两侧的力，大小相等、方向相反且相侧的力，大小相

2、等、方向相反且相距很近。距很近。构件的两部分沿剪切面发生相对构件的两部分沿剪切面发生相对错动。错动。（3 3）单剪与双剪）单剪与双剪仅一个剪切面称为单剪仅一个剪切面称为单剪若有两个剪切面则称为双剪若有两个剪切面则称为双剪FFnnFF2FF2FF63 3 、剪切的实用计算、剪切的实用计算（1）剪切面上内力）剪切面上内力剪力剪力FS -主要成分主要成分弯矩弯矩M-次要成分，可忽略。次要成分，可忽略。（2）剪切面上应力计算）剪切面上应力计算假设剪应力均匀分布，则：假设剪应力均匀分布，则：其中其中A为剪切面的面积。为剪切面的面积。t t 为名义剪应力为名义剪应力。SFAt t FSM7 在该试验中，应

3、使试样的受力尽可能地接近实际联接件在该试验中，应使试样的受力尽可能地接近实际联接件的情况，求得试样失效时的极限载荷的情况，求得试样失效时的极限载荷FS0，然后根据公式，然后根据公式求出名义极限剪应力求出名义极限剪应力t t0 ，除以安全系数，除以安全系数n，得许用剪应，得许用剪应力力t t，从而建立强度条件。，从而建立强度条件。（3 3）剪切强度条件）剪切强度条件许用剪应力许用剪应力 t t 通过试验得到。通过试验得到。 对于塑性较好的低碳钢材料，根据实验所积累的数据并对于塑性较好的低碳钢材料，根据实验所积累的数据并考虑安全系数，考虑安全系数， t t与许用拉应力与许用拉应力s s之间的关系为

4、：之间的关系为：t t=(0.60.8)s s对于脆性材料：对于脆性材料：t t=(0.81.0)s s t tt t AFS8例例91、测定材料剪切强度的剪切器的示意图如图测定材料剪切强度的剪切器的示意图如图a所示。设圆试所示。设圆试件的直径件的直径d=15mm,当力当力F=31.5kN时，试件被剪断，试求材料的名时，试件被剪断，试求材料的名义剪切极限应力。若取剪切许用应力为义剪切极限应力。若取剪切许用应力为=80MPa,试问安全系数试问安全系数等于多大？等于多大？解解: :（1）名义剪切极限应力名义剪切极限应力剪力剪力剪切面面积剪切面面积(2) 安全系数安全系数许用剪切应力许用剪切应力2S

5、FF / 24Ad / ut t unt tt t(b)FF/2F/2(a)Fd名义剪切极限应力名义剪切极限应力 t t SFA2289 134F /.MPad / unt t9 在外力的作用下，联接件和被在外力的作用下，联接件和被联接件在接触面上将相互压紧，联接件在接触面上将相互压紧，这种局部受压的情况称为这种局部受压的情况称为挤压挤压。挤压面挤压面该接触面。该接触面。挤压力挤压力该压紧力。该压紧力。 挤压破坏挤压破坏在接触处的局部区域在接触处的局部区域产生塑性变形或压溃。产生塑性变形或压溃。FFFFFF9-2 9-2 挤压实用计算强度条件挤压实用计算强度条件10挤压的实用计算挤压的实用计算

6、式中式中s sbsbs为挤压应力，为挤压应力，（1）挤压应力挤压应力F为挤压面上传递的力为挤压面上传递的力挤压力挤压力 Abs为为挤压计算面积。挤压计算面积。 当接触面为平面时，当接触面为平面时，Abs 就是接触面就是接触面的面积；当接触面为圆柱面时（如铆的面积；当接触面为圆柱面时（如铆钉与钉孔间的接触面），钉与钉孔间的接触面），Abs应取圆应取圆孔或圆钉的孔或圆钉的直径平面面积。直径平面面积。（2 2）挤压强度条件）挤压强度条件bsbsbsFAssss材料的许用挤压应力材料的许用挤压应力 s sbsbs 可由有关规范中查到。可由有关规范中查到。对于钢材，一般可取对于钢材，一般可取 s sbs

7、bs=（1.72.0)1.72.0)s s bsbsF / As s 111 1、连接处破坏三种形式、连接处破坏三种形式: :钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断. . nn合力合力合力合力FF(1) 剪切破坏剪切破坏(2)(2)挤压破坏挤压破坏(3)(3)拉伸破坏拉伸破坏FF沿铆钉的剪切面剪断，如沿沿铆钉的剪切面剪断，如沿n n面剪面剪断。断。铆钉与钢板在相互接触面上因铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使连接松动，发生破坏。挤压而使连接松动，发生破坏。9-3 9-3 连接件的强度计算连接件的强度计算122、强度条件的应用强度条

8、件的应用 tttt bsbsFAs s bsbsssss SFAt t (1) 校核强度校核强度(2) 设计截面设计截面bsbsFAs s SFAt t (3) 求许可载荷求许可载荷(4) 破坏条件破坏条件utttt 13指出图示接头的剪指出图示接头的剪切面积和挤压面积切面积和挤压面积jqAbL jyAab FABCDE14DdhF(1)销钉的剪切面面积销钉的剪切面面积 A(2)销钉的挤压面面积销钉的挤压面面积 AbS 思考题思考题15DdhFAdh hd22bs()4DdA 16例题例题9-29-2、试校核销钉的强度试校核销钉的强度.FFtdt1t1解解: :2F2FF剪切面剪切面挤压面挤压

9、面(1)销钉受力如图销钉受力如图b所示所示取取中间段进行研究中间段进行研究F=18kN销钉材料的许用切应力为销钉材料的许用切应力为 t t = 60MPa许用挤压应力为许用挤压应力为 s sbSbS = 200MPa d=15mmt t1 1=5mmt=8mm17FFSFS(2)(2)校核剪切强度校核剪切强度2SFF 由截面法得两个面上的由截面法得两个面上的剪力剪力剪切面积为剪切面积为A t t (3)(3)挤压强度校核挤压强度校核bss s d2F2FF剪切面剪切面挤压面挤压面24d SFA51MPa t t bsFAFtd 150MPa bss s 故销钉是安全的故销钉是安全的.18例题例

10、题9-3、铆钉和板用同一种材料制成，、铆钉和板用同一种材料制成，F=15kN，试选择直径，试选择直径d。解：解：取取铆钉铆钉中段研究中段研究FFSFS1 1、剪切强度计算剪切强度计算 27 5SFF /. kN 剪力剪力：t t SF / A2(4)SF /d / t t 17 8d. mm 2 2、挤压强度计算挤压强度计算 挤压力挤压力：15FkN bsA 2tdbss s bsF / Abss s 若取标准件，查手册若取标准件，查手册，d=20mm。9 4d. mm17 8d. mmF/2FF/2t2ttt=8mm t t=30MPas sbs=100MPa19讨论讨论： (2) 若铆钉和

11、板用不同材料制成，计算挤压强度若铆钉和板用不同材料制成，计算挤压强度时，应以铆钉为研究对象还是以板为研究对象？时，应以铆钉为研究对象还是以板为研究对象？ (1) 若中间板的厚度为若中间板的厚度为3t，应取哪段研究应取哪段研究？F/2FF/2t3ttF/2FF/2t2tt20例例9-49-4、冲床的最大冲压力、冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力冲头材料的许用压应力s s=440MPa，钢板的钢板的剪切强度极限剪切强度极限t tu=360MPa，试求试求冲头能冲剪冲头能冲剪的最小孔径的最小孔径d和最大的钢板厚度和最大的钢板厚度 .解：解：(2)(2)由钢板的剪切破坏条件由钢板的剪

12、切破坏条件sFAd=34mmFAs s 24Fd s s t t Fd ut t =10.4mm(1)冲头为轴向压缩变形冲头为轴向压缩变形21例题例题9-59-5、 一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板. .钢板与铆钉材钢板与铆钉材料相同料相同. . 铆钉直径铆钉直径 d =16mm，钢板的尺寸为钢板的尺寸为 b =100mm，t =10mm，F = 90kN，铆钉的许用应力是铆钉的许用应力是 t t =120MPa，s sbS =160MPa，钢板的许用拉应力钢板的许用拉应力 s s=160MPa. 试校核铆钉试校核铆钉接头的强度接头的强度. .221、 校核铆钉的剪切强度校核铆钉的剪切强度每个铆钉上下半段受力均为每个铆钉上下半段受力均为 F/4每个铆钉受剪面上的剪力为每个铆钉受剪面上的剪力为 FFbF/4F/4SF 22 5kN4F. t t SFAS24Fd 112MPa t t 23F/4F/42、校核铆钉的挤压强度校核铆钉的挤压强度每个铆钉受挤压