连接件的实用计算.ppt

材 料 力 学 Ⅰ 电 子 教 案 材料力学 连接件的实用计算 * 一、连接件的概念 二、剪切的应力分析 连接件的实用计算 三、挤压的应力分析 四、强度条件的应用 一、连接件的概念 工程中经常需要把一些构件连接起来，起连接作用的构件称为连接件。 1、工程实例 (1) 螺栓连接 (2) 铆钉连接 F F 螺栓 F F 铆钉 F F m 轴 键 齿轮 (3) 键块连接 (4)木榫连接 n n （合力） （合力） F F 2、受力特点 以铆钉为例 构件受两组大小相等、方向相反、作用线相互很近的平行力系作用。 3、变形特点 构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动。 4、连接处破坏四种形式: (1)剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断，如 沿n– n面剪断 。 (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。 F n n FS 剪切面 n n （合力） （合力） F F （4）剪豁(3-3截面）， 边距大于孔径2倍可避免 （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。 m m F 剪切面 FS 1、内力计算 FS - 剪力 F F m m 2、切应力 式中， FS - 剪力 A-剪切面的面积 二、剪切的应力分析 3、强度条件 [?] 为材料的许用切应力 m m F 剪切面 F F m m n - 安全系数 - 剪切极限应力 三、挤压的应力分析 1、受力特点 在外力的作用下，连接件和被连接件在接触面上将相互压紧，这种局部受压的情况称为挤压。 2、变形特点 在接触处的局部区域产生塑性变形或压潰。 （1）螺栓压扁 （2）钢板在孔缘压成椭圆 3、挤压破坏的两种形式 F F 4、挤压应力 FbS -挤压力 AbS -挤压面的面积 挤压现象的实际受力如图 所示. 当接触面为圆柱面时, 挤压面积 AbS为实际接触面在直径平面 上的投影面积 d h 实际接 触面 直径投影面 5、挤压面的面积计算 当接触面为平面时, AbS 为实际接触面面积. 四、强度条件的应用 1、校核强度 2、设计截面 3、求许可载荷 4、破坏条件 解：(1) 键的受力分析如图 例题1 齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm， 键的尺寸为b×h×L=20 ×12 ×100mm，传递的扭转力偶矩Me=2kN.m，键的许用切应力为[?]= 60MPa ，许用挤压应力为[?bs]= 100MPa.试校核键的强度。 b h l Me d F Me h 综上，键满足强度要求。 (2)校核剪切强度 (3)校核挤压强度 Me d F b h l A 例题2 一销钉连接如图所示， 已知外力 F=18kN,被连接的构件 A 和 B 的厚度分别为 t=8mm 和 t1=5mm ,销钉直径 d=15mm , 销钉材料的许用切应力为 [?] = 60MPa ,许用挤压应力为 [?bS]= 200MPa。 试校核销钉的强度。 t1 F F A t t1 B d t1 F F A t t1 B d 解: (1)销钉受力如图b所示 d F 剪切面 挤压面 d F 挤压面 F FS FS (2)校核剪切强度 由截面法得两个面上的剪力 剪切面积为 (3)挤压强度校核 这两部分的挤压力相等，故应取长度 为t的中间段进行挤压强度校核. 故销钉是安全的。 剪切面 D d h F (1)销钉的剪切面面积 A (2)销钉的挤压面面积 AbS 思考题1 挤压面 D d h F 挤压面 剪切面 h d F F F F a b h 木榫接头如图所示，试分析剪切面和挤压面 。 剪切面 挤压面 剪切面面积： 解： 挤压面面积： 思考题2 例题3 冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力 [?]=440MPa，钢板的剪切强度极限?u=360MPa，试求冲头能冲剪 的最小孔径d和最大的钢板厚度 ? . 冲头 ? d 钢板 冲模 F F 解 (1)冲头为轴向压缩变形 d=34mm 冲头 ? d 钢板 冲模 F 剪切面 F F 解 (2)由钢板的剪切破坏条件 δ=10.4mm 冲头 ? d 钢板 冲模 F 剪切面 F 例题4 一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板. 钢板与铆钉材料 相同. 铆钉直径 d =16mm，钢板的尺寸为 b =100mm， t =10mm，F = 90kN，铆钉的许用应力是 [?] =120MPa， [?bS] =120MPa，钢板的许