材料力学顾晓勤等第03章剪切第3节挤压的实用计算课件教学.pptVIP

* 第 3 节 挤压的实用计算 第三章 剪 切 * 挤压：机械中的联接件如螺栓、销钉、键、铆钉等，在承受剪切的同时，还将在联接件和被联接件的接触面上相互压紧，这种现象称为挤压。 F F 挤压面：如图所示的联接件中，螺栓的左侧园柱面在下半部分与钢板相互压紧，而螺栓的右侧园柱面在上半部分与钢板相互挤压。其中相互压紧的接触面称为挤压面，挤压面的面积用Abs表示。 失效：动画中销钉受挤压的一侧可能会因过大的塑性变形而被压皱，钉孔因而不能保持圆形，导致联结松动，使构件丧失正常工作能力。 F F F F 一、挤压应力 挤压力：通常把作用于接触面上的压力称为挤压力，用 表示。 挤压应力：挤压面上的应力称为挤压应力，用 表示。 注意 挤压应力与压缩应力的区别 压缩应力分布在整个构件内部，且在横截面上均匀分布。 挤压应力则只分布于两构件相互接触的局部区域，在挤压面上的分布也比较复杂。 均匀分布假设：与切应力的实用计算一样，在工程实际中也采用实用计算方法来计算挤压应力。即假定在挤压面上应力是均匀分布的，挤压应力在有效挤压面上均匀分布。则有 挤压应力 式中：Abs——挤压面面积。 注意 挤压面面积 Abs 的计算要根据接触面的具体情况来确定！ 挤压面面积 Abs 的确定方法 当接触面为平面时，如键联接，其接触面面积即为挤压面面积，即： F F 当接触面为近似半园柱侧面时，园柱形接触面中点的挤压应力最大。若以园柱面的正投影作为挤压面积，计算而得的挤压应力，与接触面上的实际最大应力大致相等。 当接触面为近似半园柱侧面时（例如螺栓、销钉等联接），以园柱面的正投影作为挤压面积。 挤压面积 二、挤压的强度条件 如图所示的螺栓联接，钢板的圆孔可能被挤压成长圆孔，或螺栓的表面被压溃。因此，除了进行剪切强度计算外，还要进行挤压强度计算。其强度条件为 式中：[?bs ] — 材料的许用挤压应力，单位Pa或MPa。 式中：[?bs ] — 材料的许用挤压应力，单位Pa或MPa。 挤压的强度条件 注意 如果两个相互挤压构件的材料不同时，则必需对材料挤压强度小的构件进行计算。 其中：[?? ] — 材料的许用压应力。 例3-3 如图示的起重机吊钩，用销钉联接。已知吊钩的钢板厚度 t = 24mm，吊起时所能承受的最大载荷F = 100kN，销钉材料的许用切应力[? ]= 60MPa，许用挤压应力[?bs] = 180MPa，试设计销钉直径。 解：1）取销钉为研究对象，画受力图。 用截面法求剪力 2）按照剪切的强度条件设计销钉直径 圆截面销钉的面积为 3）设销钉的挤压应力各处均相同，按挤压的强度 条件设计销钉直径 为了保证销钉安全工作，必须同时满足剪切和挤压强度条件，应取d 32.6mm。 挤压力 挤压面积 结 论 例3-4 一铆接头如图所示，已知拉力F=100kN，铆钉直径d=16mm，钢板厚度t=20mm，t1=12mm，铆钉和钢板的许用应力为[? ]= 160MPa；许用切应力为[? ]= 140MPa，许用挤压应力为[?bs]= 320MPa，试确定所需铆钉的个数 n 及钢板的宽度 b。 解：1）按剪切的强度条件设计铆钉的个数 n 因铆钉左右对称，故可取左半边计算所需铆钉个数n1，每个铆钉的受力如图所示，按剪切强度条件有 取整得 n1 = 2，故共需铆钉数 n = 2n1 = 4。 2）校核挤压强度 上下副板厚度之和为 2t1，中间主板厚度 t 2t1，故主板与铆钉间的挤压应力较大。按挤压强度得 挤压强度足够 3）计算钢板宽度 b 钢板宽度要根据抗拉强度确定，由t 2t1可知主板抗拉强度较低，其受力情况如图所示，由轴力图可知截面I-I为危险截面。按拉伸强度条件得 Ⅰ Ⅰ 取b=48mm 例3-5 某数控机床电动机轴与皮带轮用平键联接如图示。已知轴的直径 d = 50mm，平键尺寸b?h?L =16mm?10mm?50mm，所传递的扭矩 M = 600N?m，键材料为45号钢，其许用切应力为[? ] = 60MPa，许用挤压应力为[?bs ] = 100MPa。试校核键的强度。 解：1）计算作用于键上的力 取轴和键一起为研究对象，进行受力分析如图 F F 3）校核键的挤压强度 2）校核键的剪切强度 综述，键的强度足够。 剪切面积 挤压面积 剪切强度足够 挤压强度足够 注意：若题目改为校核键连接的强度，且轮毂材料为铸铁时，应依铸铁的许用挤压应力作核算的根据！ 在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网