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1、秦飞 编著材料力学,第4章 连接件强度的实用计算 Practical Calculation of Connection Strength,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,2,本章主要内容,4.1 连接件的形式4.2 剪切强度实用计算4.3 挤压强度实用计算,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,3,4.1 连接件的形式 铆钉连接,主要用于板的连接,铆钉连接是将一端带有预制钉头的铆钉插入被连接构件的钉孔中，利用铆钉枪或压铆机将另一端压为封闭钉头，将被连接件连接在一起。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,4,4.1 连接件的形式 螺栓连接,主要用于连
2、接可拆装的结构,用四个螺栓连接法兰,从而将两个旋转轴连接在一起,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,5,4.1 连接件的形式 焊 接,主要用于钢结构的连接,焊接是钢结构采用的主要连接方式。它的优点:简单,效率高。,焊缝,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,6,4.1 连接件的形式 榫齿连接,主要用于木结构的连接,木结构中常采用榫齿连接，榫齿连接有平齿、单齿和双齿连接三种。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,7,4.1 连接件的形式 键连接,主要用于传动轴的连接,键,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,8,4.1 连接件的形式 销轴连接,
3、主要用于轴和轴套之间的连接,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,9,4.1 连接件的形式 粘 接,粘接是简便的连接形式之一,为了使粘接面加大，常用斜截面粘接，粘接面上强度校核以切应力为主。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,10,4.1 连接件的形式 剪切、挤压实例,螺栓主要承受剪切和挤压变形。,失效形式：1.剪切面-剪断2.挤压面-严重塑性变形,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,11,4.2 剪切强度实用计算,两块钢板通过铆钉连接，在外力作用下，铆钉的截面m-n将发生相对错动，称为剪切面。,在剪切面上与截面相切的内力，称为剪力,用 表示,在剪切面
4、上，假设切应力均匀分布，得到,剪切面面积,剪切面,名义切应力,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,12,4.2 剪切强度实用计算 剪切强度条件,剪切破坏试验测得,许用切应力,安全因数（safety factor）,故，剪切强度条件为,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,13,4.2 剪切强度实用计算 例题4-1,为使压力机在超过最大压力F=160kN作用时，重要机件不发生破坏，在压力机冲头内装有保险器（压塌块），如图。,已知：,试确定保险器的尺寸的大小。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,14,解：为了保障压力机安全运行，应使保险器达到最大冲压力时即
5、破坏。,4.2 剪切强度实用计算 例题4-1,这种利用剪断保险器以保障主机安全运行的安全装置，在压力容器、电力输送及生活中的高压锅等均可以见到。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,15,由法兰和四个螺栓组成的联轴器，四个螺栓均匀布置在圆周上，试确定最大许用扭矩T0。,4.2 剪切强度实用计算 例题4-2,已知：,d=150mm,D=20mm,=100MPa,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,16,解：设螺栓横截面面积为A，由平衡条件：,当螺栓剪切面上切应力达到许用切应力时，对应的扭矩就是许用扭矩。因此,得,4.2 剪切强度实用计算 例题4-2,秦飞 编著材料力学
6、 第4章 连接件强度的实用计算,17,用于仪器设备的支撑垫，两层钢板之间粘连厚度为h弹性橡胶材料。试推导小变形条件下橡胶层平均切应力的计算公式以及钢板的水平位移。,4.2 剪切强度实用计算 例题4-3,设：,钢板承受剪力FS,橡胶剪切弹性模量为G,钢板,钢板,橡胶,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,18,解：橡胶层任一水平截面上的切应力的合力与作用在钢板上的剪力 FS 平衡，有,由剪切胡克定律，橡胶层的切应变为,小变形条件下，钢板的水平位移为,4.2 剪切强度实用计算 例题4-3,思考：实际上，橡胶任一水平截面上切应力是否均匀分布？为什么？,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强
7、度的实用计算,19,4.3 挤压强度实用计算,连接件与被连接件在互相传递力时，接触表面是相互压紧的，接触表面上的总压紧力称为挤压力，用Fbs表示；相应的应力称为挤压应力(bearing stress)，用bs表示。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,20,工程上在确定挤压面时采用简化算法,铆钉、销轴、螺栓连接,键连接和榫齿连接,Abs取为实际接触面在直径平面上的正投影面积。,Abs取为实际挤压面积。,4.3 挤压强度实用计算,Abs称为计算挤压面积,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,21,挤压强度条件,-名义挤压应力,对于钢材等塑性材料,4.3 挤压强度实用计算
8、,假定挤压应力在计算挤压面上均匀分布，于是,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,22,4.3 挤压强度实用计算 例题4-4,特制扳手用于扭动圆轴，轴的直径为d。轴和扳手之间用一键块连接，键长度为c，横截面为bb的正方形，键块键入深度为b/2。现在扳手上距轴心为L的位置施加力P，试推导键中名义挤压应力和平均切应力的计算公式。,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,23,解：分析扳手的受力，对轴心列力矩平衡方程，得,键的挤压应力和剪切应力分别为,即,分析键的受力可知：,4.3 挤压强度实用计算 例题4-4,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,24,4.3 挤
9、压强度实用计算 例题4-5,两块钢板用直径d=20mm铆钉搭接。采用两种搭接形式，试计算所需的铆钉数，并从强度角度比较两种搭接形式的优劣，校核板的拉伸强度。已知：,两钢板尺寸相同,厚度=10mm宽度b=120mm,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,25,解：（1）按剪切强度条件确定铆钉数,（2）按挤压强度条件确定铆钉数,两者取大值，最后确定铆钉数n=4。,4.3 挤压强度实用计算 例题4-5,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,26,4.3 挤压强度实用计算 例题4-5,（3）钢板拉伸强度校核,不满足钢板拉伸强度要求,1-1截面为危险截面，拉应力为：,方案1：画出钢板轴力图，可知：,秦飞 编著材料力学 第4章 连接件强度的实用计算,27,4.3 挤压强度实用计算 例题4-5,满足钢板拉伸强度要求。,分别计算1-1截面、2-2截面上的拉应力为,方案2：画出钢板轴力图,为什么方案2的排列方式更好？,
