《剪切与挤压机械》课件

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销轴铆钉本章主要解决连接件的强度问题FF螺栓1第一节引言剪切与挤压在工程结构或机械中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铆钉剪切面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；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4连接件在受到剪切变形的同时，在外力作用下，连接件与被连接传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。5榫齿连接在木结构中，常用榫齿连接，其中有平齿连接（（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:(Threetypesoffailureinconnections)（1）剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断.（2）挤压破坏总结：连接处破坏三种形式:（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.（3）拉伸破坏钢板在受铆钉孔削弱的截面处，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铆钉8第二节剪切的实用计算一、剪切面上的内力剪切面上的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10三、剪切强度条件

[

]为材料的许用切应力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

bsFbs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11第三节挤压的实用计算一、挤压应力的实用计算在挤压12二、挤压强度条件

[

bs

]

为材料的许用挤压应力12二、挤压强度条件[bs]为材料的许用挤压应力13

[例1]图示连接件，已知板和铆钉材料相同，许用应力,试校核该连接件强度。结论：该连接件的强度符合要求。解：13[例1]图示连接件，已知板和铆钉材料相同，许用应力,试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

]=320MPa、许用拉应力

[

]=160MPa，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14[例5]图示带肩杆件，已知材料的许用切应力[]挤压面DdhF挤压面剪切面dd挤压面DdhF挤压面剪切面dd16

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162）根据凸肩的剪切强度确定许可载荷杆件凸肩的剪切面为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173）根据凸肩的挤压强度确定许可载荷杆件凸肩的挤压面为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183）根据凸肩的挤压强度确定许可载荷杆件凸肩的挤压面为[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[例1]图示挂钩装置，已知拉力F=20kN，t120根据剪切强度条件

得销钉直径

20根据剪切强度条件得销钉直径212）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

212）根据挤压强度条件确定销钉直径得销钉直径因此，可取销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

N·m;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

]

=

180MPa，试校核键的强度。

解：选取键和轴为研究对象，作出受力图⑴计算键的受力

得键的受力由平衡方程22[例2]如图，皮带轮通过键与轴联接，已知皮带轮传递23⑵

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，⑶校核键的挤压强度显然，键的挤压力得剪力23⑵校核键的剪切强度根据剪切强度条件键满足剪切强度条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25[例3]如图，已知钢板厚度t=5mm，剪切强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。26[例4]图示连接件由两块钢板用4个铆钉铆接而成。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293）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截面为可能的危险截面，应分别对其进行拉伸强度计算293）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30求得由

1-1截面的拉伸强度30求得由1-1截面的拉伸强度31再由

2-2

截面的拉伸强度求得综上所述，拉力F

的许可值为

31再由2-2截面的拉伸强度求得综上所述，拉力F的许可32正视图俯视图a俯视图b哪种方案更合理？思考题32正视图俯视图a俯视图b哪种方案更合理？思考题33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销轴铆钉本章主要解决连接件的强度问题FF螺栓1第一节引言剪切与挤压在工程结构或机械中34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铆钉剪切面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35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；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36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4连接件在受到剪切变形的同时，在外力作用下，连接件与被连接传37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。5榫齿连接在木结构中，常用榫齿连接，其中有平齿连接（（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:(Threetypesoffailureinconnections)（1）剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断.（2）挤压破坏总结：连接处破坏三种形式:（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.（3）拉伸破坏钢板在受铆钉孔削弱的截面处，40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铆钉8第二节剪切的实用计算一、剪切面上的内力剪切面上的41二、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42三、剪切强度条件

[

]为材料的许用切应力10三、剪切强度条件[]为材料的许用切应力43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

bsFbs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11第三节挤压的实用计算一、挤压应力的实用计算在挤压44二、挤压强度条件

[

bs

]

为材料的许用挤压应力12二、挤压强度条件[bs]为材料的许用挤压应力45

[例1]图示连接件，已知板和铆钉材料相同，许用应力,试校核该连接件强度。结论：该连接件的强度符合要求。解：13[例1]图示连接件，已知板和铆钉材料相同，许用应力,试46[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

]=320MPa、许用拉应力

[

]=160MPa，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14[例5]图示带肩杆件，已知材料的许用切应力[]挤压面DdhF挤压面剪切面dd挤压面DdhF挤压面剪切面dd48

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162）根据凸肩的剪切强度确定许可载荷杆件凸肩的剪切面为49

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173）根据凸肩的挤压强度确定许可载荷杆件凸肩的挤压面为50

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183）根据凸肩的挤压强度确定许可载荷杆件凸肩的挤压面为[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[例1]图示挂钩装置，已知拉力F=20kN，t152根据剪切强度条件

得销钉直径

20根据剪切强度条件得销钉直径532）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

212）根据挤压强度条件确定销钉直径得销钉直径因此，可取销54[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

N·m;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

]

=

180MPa，试校核键的强度。

解：选取键和轴为研究对象，作出受力图⑴计算键的受力

得键的受力由平衡方程22[例2]如图，皮带轮通过键与轴联接，已知皮带轮传递55⑵

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，⑶校核键的挤压强度显然，键的挤压力得剪力23⑵校核键的剪切强度根据剪切强度条件键满足剪切强度条56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57[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25[例3]如图，已知钢板厚度t=5mm，