剪切挤压.ppt

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1、关于剪切挤压现在学习的是第1页，共26页 工程中很多联结件主要产生剪切变形。例如工程中很多联结件主要产生剪切变形。例如连接螺栓、铆钉、键、销等等均属此类。连接螺栓、铆钉、键、销等等均属此类。FF现在学习的是第2页，共26页剪切的受力特点：构件受一对大小相等、方向相反、作剪切的受力特点：构件受一对大小相等、方向相反、作用线相距很近（差一个几何平面）的平行力系作用。用线相距很近（差一个几何平面）的平行力系作用。剪切的变形特点：两外力作用线间截面发生错动，由矩剪切的变形特点：两外力作用线间截面发生错动，由矩形变为平行四边形。形变为平行四边形。现在学习的是第3页，共26页 剪切面：在变形过程中，产生相

2、对错动的截面（如剪切面：在变形过程中，产生相对错动的截面（如m m n n）称为剪切面。它位于方向相反的两个外力之间，且与称为剪切面。它位于方向相反的两个外力之间，且与外力的作用线平行。外力的作用线平行。 为了正确求得剪力，为了正确求得剪力，就必须正确地确定剪切就必须正确地确定剪切面和剪切面的个数。面和剪切面的个数。（合力）（合力）（合力）合力）FFmn现在学习的是第4页，共26页二、剪切应力1、内力的计算FmnFQ剪切面剪切面mm 应用截面法：假想将螺栓沿剪切面（mm）分成上下两部分如图 所示，任取其部分为研究对象；根据平衡可知，剪切面上内力的合力FQ必然与外力F平行。大小由平衡条件 01n

3、iixFFF Q内力剪力FQ：其作用线与剪切面平行。 现在学习的是第5页，共26页2 2、切应力的计算：、切应力的计算：AFQ 采用实用计算方法：假定内力在剪切面内均匀分布，采用实用计算方法：假定内力在剪切面内均匀分布，若以若以 代表切应力，代表切应力，A A 代表剪切面的面积，则代表剪切面的面积，则现在学习的是第6页，共26页一、挤压的概念一、挤压的概念 挤压：机械中的联接件如螺栓、销钉、键、铆钉等，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。面上相互压紧，这种现象称

4、为挤压。现在学习的是第7页，共26页挤压破坏特点挤压破坏特点： 构件互相接触的表面上构件互相接触的表面上,因承受了较大的压力作因承受了较大的压力作用用,使接触处的局部区域发生显著的塑性变形或被压使接触处的局部区域发生显著的塑性变形或被压碎碎.作用在接触面上的压力称为作用在接触面上的压力称为挤压力挤压力; 在接触处产生在接触处产生的变形称为的变形称为挤压变形挤压变形. 现在学习的是第8页，共26页挤压面挤压面：如图所示的联接件中，螺栓的左侧园柱面在下半部：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分与钢板相互压紧，而螺栓的右侧园柱面在上半部分

5、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，挤压面的面积用积用AbsAbs表示。表示。失效：失效：动画中销钉受挤压的一侧可能会因过大的塑性变形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。件丧失正常工作能力。现在学习的是第9页，共26页二、挤压应力二、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。bsFbs 挤压应力：挤压面上的应力称为挤压应力，用 表示。现在学习的是第10页，共26页挤压应力与压缩应力

6、的区别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。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。挤压面上的分布也比较复杂。现在学习的是第11页，共26页 均匀分布假设：与切应力的实用计算一样，在工程均匀分布假设：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

7、面上均匀分布。则有bsbsbsAF挤压应力挤压应力式中：式中：AbsAbs挤压面面积。挤压面面积。 挤压面面积挤压面面积 Abs Abs 的计算要根据的计算要根据接触面的具体情况来确定！接触面的具体情况来确定！现在学习的是第12页，共26页lhA2bs挤压面面积挤压面面积 Abs Abs 的确定方法的确定方法 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：挤压面面积，即：MFF现在学习的是第13页，共26页 当接触面为近似半园柱侧面时，园柱形接触面中点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

8、面积，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。致相等。 当接触面为近似半园柱侧面时（例如螺栓、销钉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联接），以园柱面的正投影作为挤压面积。挤压面积挤压面积tdAbs现在学习的是第14页，共26页冲头钢板图图27 27 冲压过程示意图冲压过程示意图现在学习的是第15页，共26页FdhA剪切面面积冲头直径钢板厚度dh现在学习的是第16页，共26页式中：式中： 材料的许用切应材料的许用切应力，单位为力，单位为PaP

9、a或或MPaMPa。 剪切和挤压的强度计算剪切和挤压的强度计算QAF 为了保证构件在工作中不被剪断，必须使构件的实际切为了保证构件在工作中不被剪断，必须使构件的实际切应力不超过材料的许用切应力，这就是剪切的强度条件。应力不超过材料的许用切应力，这就是剪切的强度条件。其表达式其表达式一、剪切的强度条件一、剪切的强度条件现在学习的是第17页，共26页bsbsbsbsAF二、挤压的强度条件二、挤压的强度条件 如图所示的螺如图所示的螺栓联接，钢板的圆孔可栓联接，钢板的圆孔可能被挤压成长圆孔，或能被挤压成长圆孔，或螺栓的表面被压溃。因螺栓的表面被压溃。因此，除了进行剪切强度此，除了进行剪切强度计算外，还

10、要进行挤压计算外，还要进行挤压强度计算。其强度条件强度计算。其强度条件为为式中：式中： bs bs 材料的许用挤压应力，单位材料的许用挤压应力，单位MPaMPa。现在学习的是第18页，共26页三、强度计算实例三、强度计算实例 例例5-15-1 已知钢板厚度已知钢板厚度 t = 10mmt = 10mm，其剪切极限应，其剪切极限应力为力为 0 0 = 300MPa = 300MPa。若用冲床钢板冲出直径。若用冲床钢板冲出直径 d = 25mmd = 25mm的孔，问需要多大的冲剪力的孔，问需要多大的冲剪力F F？解解：因为剪切面是钢板内被冲：因为剪切面是钢板内被冲床冲出的圆饼体的柱形侧面，床冲出

11、的圆饼体的柱形侧面，受力情况如图所示。受力情况如图所示。F dt 剪切剪切面积为面积为2mm1025tdA2mm785冲孔所需要的冲剪力应为冲孔所需要的冲剪力应为kN2360AF现在学习的是第19页，共26页 例例5-25-2 如图示的起重机吊钩，用如图示的起重机吊钩，用销钉联接。已知吊钩的钢板厚度销钉联接。已知吊钩的钢板厚度 t = 24mm t = 24mm，吊起时所能承受的最大，吊起时所能承受的最大载荷载荷F = 100kNF = 100kN，销钉材料的许用切，销钉材料的许用切应力应力 = 60MPa= 60MPa，许用挤压应力，许用挤压应力 bsbs = 180MPa = 180MPa

12、，试设计销钉直径。，试设计销钉直径。解：解：1 1）取销钉为研究对象，画受力）取销钉为研究对象，画受力图。图。 用截面法用截面法求剪力求剪力2QFF 现在学习的是第20页，共26页2 2）按照剪切的强度条件设计销钉直径）按照剪切的强度条件设计销钉直径QFA圆截面销钉的面积为圆截面销钉的面积为 42dA24263m1033. 8m10601050Ad4 mm6 .32m14. 31033. 844现在学习的是第21页，共26页3）设销钉的挤压应力各处均相同，按挤压的强度）设销钉的挤压应力各处均相同，按挤压的强度 条件设计销钉直径条件设计销钉直径m10241018010100363bstFd 为了

13、保证为了保证销钉安全工作，必须同时满销钉安全工作，必须同时满足剪切和挤压强度条件，应足剪切和挤压强度条件，应取取d=33mmd=33mm。挤压力挤压力FFbs挤压面积挤压面积tdAbsbsbsFAmm3 .21 d结结 论论现在学习的是第22页，共26页 例例5-35-3 某数控机床电动机轴与皮带轮用平键联接如某数控机床电动机轴与皮带轮用平键联接如图示。已知轴的直径图示。已知轴的直径d=35mmd=35mm，平键尺寸，平键尺寸b b h h L L=10mm=10mm 8 8mmmm 60mm60mm，所传递的扭矩，所传递的扭矩 M = 46.5N M = 46.5N m m，键材料为，键材料

14、为4545号钢，其许用切应力为号钢，其许用切应力为 = 60MPa= 60MPa，许用挤压应力为，许用挤压应力为 bs bs =100MPa=100MPa；带轮材料为铸铁，许用挤压应力为；带轮材料为铸铁，许用挤压应力为 bsbs=53MPa=53MPa，试校核键联接的强度。，试校核键联接的强度。现在学习的是第23页，共26页kN66. 2N10355 .46223bsQdMFFF解：解：1 1）计算作用于）计算作用于键键上的力上的力取轴和取轴和键键一起为研究对象，进行一起为研究对象，进行受力分析如图受力分析如图MFF现在学习的是第24页，共26页lbFAFQQhlFAFbsbsbsbs2 3）校核键联接的挤压强度校核键联接的挤压强度 2）校核键的剪切强度校核键的剪切强度MPa43. 4Pa1010601066. 263MPa1 .11Pa106081066. 2263bsMPa53 bs 综述，整个键的联接强度足够。综述，整个键的联接强度足够。剪切面积剪切面积blA 挤压面积挤压面积lhA2bs剪切强度足够剪切强度足够挤压强度足够挤压强度足够 注意：轮毂的材料铸铁的许用挤压应力较低，应注意：轮毂的材料铸铁的许用挤压应力较低，应依此作为核算的根据！依此作为核算的根据！ 现在学习的是第25页，共26页感谢大家观看感谢大家观看9/2/2022现在学习的是第26页，共26页