连接件的实用计算法-孙课件

§8.5连接件的实用计算法工程中构件或零件彼此连接时，起连接作用的部件称为连接件。常用铆钉、螺栓、销钉、键等作为连接件。2023/7/161连接件的受力特点：力在一条轴线上传递中有所偏离（与拉压情况不同）

问题：1.力传递的偏离引起什么新的力学现象？

2.如何计算连接件、被连接构件的强度？

2023/7/162螺栓连接铆钉连接销轴连接2023/7/163平键连接榫齿连接焊接连接2023/7/164联轴节2023/7/165销2023/7/166螺栓2023/7/167螺栓2023/7/168螺栓2023/7/169铆钉2023/7/1610铆钉2023/7/1611平键键m轴齿轮2023/7/1612PP2023/7/16132023/7/1614焊接2023/7/1615连接件和被连接件可能存在三种形式的破坏：1)铆钉沿剪切面n-n被剪断，称为剪切破坏；2)铆钉和钢板的接触面（挤压面）发生挤压破坏；3)沿钢板的铆钉孔截面，因强度不足被拉断。nnPP剪断挤压破坏拉断2023/7/1616基于螺栓的受力分析，容易预测出螺栓可能的失效形式（1）在截面mn处被剪断（2）受挤压部分的半圆被“挤扁”（近似半椭圆）mn2023/7/1617剪切变形的受力特点：一、剪切的实用计算构件受等值、反向、作用线距离很近的二平行力的作用。

FF剪切面变形特征：杆件沿两力之间的截面发生错动，甚至破坏。剪切面：发生错动的面。单剪切：有一个剪切面的杆件，如铆钉。2023/7/1618一个剪切面单剪切2023/7/1619单剪切双剪切:有两个剪切面2023/7/1620FFFτmmFSFmmx以铆钉为例：外力→内力→应力→强度计算剪力FS：剪切面上的内力。

FFmm2023/7/1621FτmmFFSmmx切应力τ：假设：

A：剪切面的面积。

剪切强度条件：

剪切面上的应力。τ在剪切面上均匀分布其方向与Fs相同。故τ是名义剪应力2023/7/1622[]：许用切应力；由实验得。可查有关手册。

注意：1.剪切强度条件：适用于其它剪切构件;2.剪切强度条件：可解决三类强度问题：1）校核：2）设计截面尺寸：3）确定许可载荷：2023/7/1623二、挤压的实用计算挤压面：连接件和被连接件相互压紧的接触面。

挤压破坏：在挤压面产生过大的塑性变形（导致连接松动）、压溃或连接件（如铆钉）被压扁。如图为铆钉上的挤压面。

FFFbsFbsFF2023/7/1624FFFF挤压力Fbs：挤压面上的压力。挤压应力

bs：假设：

bs在挤压面上均匀分布。

挤压面上的正应力。

bearingsurface直径d

bs2023/7/1625挤压强度条件：其中[σbs]：许用挤压应力；注意：1)上式可解决三类强度问题；

Abs：挤压面的计算面积。2）连接件与被连接件的材料不同时，应对挤压强度较低的材料进行挤压计算，即选用较小的许用挤压应力。2023/7/16263)当挤压面为平面时，Abs为挤压面的实际面积；

h：平键高度l：平键长度如平键：FbhlF4)当挤压面为半圆柱面时，Abs为挤压面的径向投影面积。如铆钉：2023/7/1627FFδFbsFbs挤压面径向投影面直径直径d

bsFbsFbs上图的挤压面积为：当挤压面为半圆柱面时：Abs为挤压面的径向投影面积。如铆钉：2023/7/1628挤压强度条件：切应力强度条件：脆性材料：塑性材料：小结：连接件的强度计算2023/7/16291.什么是传统机械按键设计？传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。传统机械按键设计要点：1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.05~0.1mm，以防按键死键。3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。传统机械按键结构层图：按键开关键PCBA为充分利用材料，切应力和挤压应力应满足2023/7/1631图示接头，受轴向力F作用。已知F=50kN，b=150mm，δ=10mm，d=17mm，a=80mm，[σ]=160MPa，[τ]=120MPa，[σbs]=320MPa，铆钉和板的材料相同，试校核其强度。

2.板的剪切强度解：1.板的拉伸强度例题

2023/7/16323.铆钉的剪切强度4.板和铆钉的挤压强度结论：强度足够。2023/7/1633dDhF销钉的剪切面面积A=？销钉的挤压面面积Abs=？思考题

求:2023/7/1634dDhF销钉的剪切面面积

A=？剪切面hd2023/7/1635dDhF挤压面销钉的挤压面面积Abs=？挤压面2023/7/1636一、简单铆钉连接1．搭接一个剪切面单剪§8-6铆钉连接的计算铆钉连接：搭接、对接剪力：FS

=

F／2挤压力：Fbs=

F轴力：FN=

F铆钉连接：单钉、钉群2023/7/16372．对接（平接）主板盖板二个剪切面假设：①二个剪切面上剪力相等；②每一个剪切面上的切应力均匀分布。双剪2023/7/1638剪力：FS

=

F／2挤压力：Fbs=

F轴力：FN=

F通常，d

＜2d1

挤压强度计算考虑铆钉中段与主板孔壁间的相互挤压；

拉伸强度计算只需考虑主板。SSSS2023/7/1639二、铆钉群各铆钉的t相等剪切强度计算可取任一铆钉各铆钉或板孔上的sbs

相等挤压强度计算可取任一铆钉或孔壁板的st

要选危险截面计算，要综合考虑截面面积、轴力的大小。1．外力过铆钉群中心假设：外力均匀分配在每个铆钉上2023/7/1640例：铆接接头，已知F=130kN，b=110mm，

d=10mm，

d1=7mm，d=17mm，许用应力为[t]=120MPa，[st]=160MPa，[sbs]=300MPa，试校核铆接接头的强度。2023/7/1641搭接—双剪钉群—3个铆钉(外力过铆钉群中心)铆钉剪切强度条件满足d

＜

2d1①校核铆钉剪切强度校核主板的挤压强度2023/7/1642主板挤压强度条件满足②校核主板挤压强度③校核主板拉伸强度1122可能的危险截面：1-1截面、2-2截面主板的荷载图？内力图？2023/7/16431122主板拉伸强度条件满足该铆接接头安全2023/7/16442．外力不过铆钉群中心外力向铆钉群中心简化OOFM过铆钉群中心的外力＋力偶等分到每个铆钉上如何分配？2023/7/1645OMOFAFCFB假设2023/7/1646OFOFAFCFB名义切应力FM名义挤压应力MF

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3F

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3F

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3矢量合成2023/7/1647例：直径D＝100mm的轴,由两段联接而成；联接处加凸缘，并在D0＝200mm的圆周上布置8个螺栓紧固，已知轴在扭转时的最大切应力为70MPa，螺栓的容许切应力[t]＝60MPa，试求螺栓所需的直径。2023/7/1648TFFFFFFFF螺栓群问题单剪2023/7/1649dObh/2h/2其他联接件的计算一、键的计算键连接轮和轴轴轮键剪切面：mmTlmm挤压面：mn(mp)np键有两种可能的破坏形式：

剪切破坏、挤压破坏轴2023/7/16501．剪切强度计算dObh/2T轴mmFS[t]为键的许用切应力键的剪切强度条件：2023/7/16512．挤压强度计算[sbs

]为键的许用挤压应力键的挤压强度条件：dObh/2h/2Tn轴mFbs2023/7/1652二、榫接计算剪切面：mm挤压面：mn榫接有三种可能的破坏形式：剪切破坏、挤压破坏、拉断破坏。mmnmmFS1．剪切强度计算[t]为材料的许用切应力榫接头的剪切强度条件：2023/7/1653mmn2．挤压强度计算[sbs

]为材料的许用挤压应力挤压强度条件：Fbs3．拉伸强度计算nmFN拉伸强度条件：[st

]为材料的许用拉应力2023/7/16542023/7/1655三、梁的连接计算由几部分拼接而成的梁——拼合梁钉子螺栓胶层拼合梁除整体要满足梁的强度要求外，对钉子、螺栓、胶层也有强度要求，以保证梁的整体性。拼合梁的计算与梁的剪力和切应力有密切关系①钉子