《连接件计算》PPT课件.ppt

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1、组组 合合 变变 形形与连接件的计算与连接件的计算Thursday,October 27,2022Thursday,October 27,20228-5 8-5 连接件的实用计算法连接件的实用计算法以螺栓以螺栓(或铆钉或铆钉)连接为例，连接为例，螺栓破坏实验螺栓破坏实验表明表明,连接处的破坏可能性有三种：连接处的破坏可能性有三种：FFFF(1)(1)螺螺栓栓在在两两侧侧与与钢钢板板接接触触面面的的压压力力F作作用用下下，将将沿沿m-m截面被截面被剪断剪断；(2)(2)螺栓与钢板在相互接触面上因螺栓与钢板在相互接触面上因挤压挤压而使连接松动；而使连接松动；(3)(3)钢板在受钢板在受螺栓孔削弱螺

2、栓孔削弱的截面处被拉断。的截面处被拉断。其他的连接也都有类似的破坏可能性。其他的连接也都有类似的破坏可能性。FFmm在局部面积上的受压称为挤压或承压。在局部面积上的受压称为挤压或承压。相当复杂相当复杂的问题的问题。工程上对螺栓连接的强度计算，均采用直接实验工程上对螺栓连接的强度计算，均采用直接实验为依据的为依据的实用计算实用计算。一、剪切的实用计算一、剪切的实用计算 1.1.剪切的工程实例剪切的工程实例铆钉连接铆钉连接螺栓连接螺栓连接销轴连接销轴连接平键连接平键连接焊接连接焊接连接榫连接榫连接FF*受力特征：受力特征：杆件受到两个大小相等，方杆件受到两个大小相等，方向相反、作用线垂直于杆的向相

3、反、作用线垂直于杆的轴线并且相互平行且相距很轴线并且相互平行且相距很近的力的作用。近的力的作用。*变形特征：变形特征：杆件沿两力之间的截面发生错动，直至破坏（小矩形杆件沿两力之间的截面发生错动，直至破坏（小矩形 ）。）。剪切面剪切面剪切面：剪切面：发生错动的面。发生错动的面。一个剪切面一个剪切面单剪单剪有一个剪切面的杆件，如铆钉。有一个剪切面的杆件，如铆钉。双剪：双剪：有两个剪切面的杆件，如螺栓有两个剪切面的杆件，如螺栓。F/2F/2F求应力（求应力（切应力切应力）：*实用计算方法实用计算方法：根据构件破坏的可能性，以直接试验：根据构件破坏的可能性，以直接试验为基础，以较为近似的名义应力公式进

4、行构件的强度计为基础，以较为近似的名义应力公式进行构件的强度计算。算。名义切应力名义切应力：假设切应力在整个剪切面上均匀分布。：假设切应力在整个剪切面上均匀分布。剪切强度条件：剪切强度条件：名义许用切应力名义许用切应力1 1、选择截面尺寸、选择截面尺寸;2 2、确定最大许可载荷，、确定最大许可载荷，3 3、强度校核。、强度校核。可解决三类问题：可解决三类问题：在假定的前提下进行在假定的前提下进行实物或模型实验，确实物或模型实验，确定许用应力。定许用应力。可在有可在有关的设计规范中查到，关的设计规范中查到，它与钢材在纯剪应力它与钢材在纯剪应力状态时的许用切应力状态时的许用切应力显然是不同的。显然

5、是不同的。F Fdt冲头冲头钢板钢板冲模冲模图示冲床的最大冲压力为图示冲床的最大冲压力为400KN，被冲剪钢板的剪切极，被冲剪钢板的剪切极限限 应力为应力为 ,试求此冲床所能冲剪钢板的最试求此冲床所能冲剪钢板的最大厚度大厚度 t。已知。已知 d=34mm。例例例例 题题题题 8.15 8.15FFF F剪切面剪切面解解：剪切面是钢板内被：剪切面是钢板内被 冲头冲出的圆柱体冲头冲出的圆柱体 的侧面：的侧面：t冲孔所需要的冲剪力：冲孔所需要的冲剪力：故故即即图图示示的的销销钉钉连连接接中中，构构件件A A通通过过安安全全销销C C将将力力偶偶矩矩传传递递到到构构件件B B。已已知知荷荷载载F F=

6、2kN=2kN，加加力力臂臂长长l l，构构件件B B的的直直径径D D=65mm=65mm，销销钉钉的的极极限限切切应应力力 u u=200MPa=200MPa。试试求求安安全全销销所需的直径所需的直径d d。解解：取构件：取构件B和安全销为研和安全销为研究对象，其受力为究对象，其受力为 由平衡由平衡条件条件剪力为剪力为剪切面积为剪切面积为FFDOdDACBlOFssFeM例例例例 题题题题 16(8-6)16(8-6)当安全销横截面上的切应力达到其极限值时，销当安全销横截面上的切应力达到其极限值时，销钉被剪断，即剪断条件为钉被剪断，即剪断条件为 解得二、挤压概念及其实用计算二、挤压概念及其

7、实用计算挤压挤压：连接件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。：连接件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。FF/2F/2F/2F/2F挤压引起的可能的破坏：挤压引起的可能的破坏：在接触表面产生过大的塑性变形、在接触表面产生过大的塑性变形、压碎或连接件（如销钉）被压扁。压碎或连接件（如销钉）被压扁。*挤压强度问题挤压强度问题（以销为例）（以销为例）挤压力（中间部分）：挤压力（中间部分）：F/2F/2F 挤压面挤压面 ：直径等于：直径等于d，高度为接，高度为接触高度的半圆柱表面。触高度的半圆柱表面。挤压应力挤压应力 ：挤压面上分布的正应力。：挤压面上分布的正应力。*挤压挤压实用计算方法实用计算方法：

8、假设挤压应力在整个挤压面上均匀分布。假设挤压应力在整个挤压面上均匀分布。挤压面面积的计算：挤压面面积的计算：1 1、平面接触（如平键）：、平面接触（如平键）：挤压面面积等于实际的承压面积。挤压面面积等于实际的承压面积。FFbhlh平键高度平键高度l平键长度平键长度键键键键:连接轴和轴上的传动件（如齿轮、皮带轮等）连接轴和轴上的传动件（如齿轮、皮带轮等）连接轴和轴上的传动件（如齿轮、皮带轮等）连接轴和轴上的传动件（如齿轮、皮带轮等）,使轴使轴使轴使轴 和传动件不发生相对转动，以传递扭矩。和传动件不发生相对转动，以传递扭矩。和传动件不发生相对转动，以传递扭矩。和传动件不发生相对转动，以传递扭矩。2

9、 2、柱面接触（如铆钉）：、柱面接触（如铆钉）：挤压面面积为实际的承压面积在其直径挤压面面积为实际的承压面积在其直径 平面上的投影。平面上的投影。d铆钉或销钉直径，铆钉或销钉直径，接触柱面的长度接触柱面的长度挤压强度条件：挤压强度条件：*注意：注意：在应用挤压强度条件进行强度计算时，要注意连接件与被连接在应用挤压强度条件进行强度计算时，要注意连接件与被连接件的材料是否相同，如不同，件的材料是否相同，如不同，应对挤压强度较低的材料进行计应对挤压强度较低的材料进行计算，相应的采用较低的许用挤压应力。算，相应的采用较低的许用挤压应力。名义许用挤压应名义许用挤压应力，由试验测定。力，由试验测定。*挤压

10、强度条件：挤压强度条件：两矩形截面木杆，用两块钢板连接如图示。已知拉杆的两矩形截面木杆，用两块钢板连接如图示。已知拉杆的截面宽度截面宽度 b=25cm b=25cm，沿顺纹方向承受拉力，沿顺纹方向承受拉力F=50KNF=50KN，木，木材的顺纹许用切应力为材的顺纹许用切应力为 ,顺纹许用挤压应力顺纹许用挤压应力为为 。试求接头处所需的尺寸。试求接头处所需的尺寸L L和和 。FFLL b例例例例 题题题题 8.17 8.17FF/2F/2解解：剪切面如图所示。剪：剪切面如图所示。剪 切面面积为：切面面积为：剪切面剪切面由剪切强度条件：由剪切强度条件：由挤压强度条件：由挤压强度条件：解：键的受力分

11、析如图齿轮与轴由平键（齿轮与轴由平键（b b=16mm=16mm，h h=10mm=10mm，）连接，它传，）连接，它传递的扭矩递的扭矩mm=1600Nm=1600Nm，轴的直径，轴的直径d d=50mm=50mm，键的许用，键的许用切应力为切应力为 =80M Pa=80M Pa，许用挤压应力为，许用挤压应力为 bsbs=240M=240M PaPa，试设计键的长度。，试设计键的长度。mmdFbhL例例例例 题题题题 8.18 8.18mdFbhL切应力和挤压应力的强度条件综上AS销销钉钉连连接接如如图图。已已知知F=18kN,F=18kN,t t=8mm,=8mm,t t1 1=5mm,=5

12、mm,d d=15mm,=15mm,材材料料许许用用剪剪应应力力 =60MPa,=60MPa,许许用用挤挤压压应力应力 bsbs=200MPa,=200MPa,试校核销钉的强度。试校核销钉的强度。解：（1）剪应力强度（2）挤压强度销钉满足强度要求。例例例例 题题题题 8.19 8.19三、三、铆钉组承受横向荷载铆钉组承受横向荷载 FFFF在铆钉组的计算中假设：在铆钉组的计算中假设：（1 1）无论铆接的方式如何，均不考虑弯曲的影响。）无论铆接的方式如何，均不考虑弯曲的影响。（2 2）若外力的作用线通过铆钉组横截面的形心，）若外力的作用线通过铆钉组横截面的形心，且同一组内各铆钉的直径相同，则每个铆

13、钉的受力且同一组内各铆钉的直径相同，则每个铆钉的受力也相同。也相同。每个铆钉的受力为：每个铆钉的受力为：两个剪切面FFFF一个剪切面一个剪切面某某钢钢桁桁架架的的一一结结点点如如图图。斜斜杆杆A A由由两两个个63mm63mm 6mm6mm的的等等边边角角钢钢组组成成，受受力力F F=140kN=140kN的的作作用用。该该斜斜杆杆用用螺螺栓栓连连接接在在厚厚度度为为=10mm10mm的的结结点点板板上上，螺螺栓栓直直径径为为d d=16mm=16mm。已已知知角角钢钢、结结点点板板和和螺螺栓栓的的材材料料均均 为为Q Q235235钢钢，许许 用用 应应 力力 为为 =170MPa170MP

14、a，=130MPa130MPa，bsbs=300MPa300MPa。试试选选择择螺螺栓栓个个数数，并校核斜杆并校核斜杆A A的拉伸强度。的拉伸强度。例例例例 题题题题 8.20 8.20 选选择择螺螺栓栓个个数数的的问问题题：先先从从剪剪切切强强度度条条件件选选择择螺螺栓个数，然后用挤压强度条件来校核。栓个数，然后用挤压强度条件来校核。当当各各螺螺栓栓直直径径相相同同，且且外外力力作作用用线线过过该该组组螺螺栓栓截截面面的的形形心心时时，可可假假定定每每个个螺螺栓栓的的受受力力相相等等，对对每每个个螺螺栓栓(总数为总数为n)剪切强度条件剪切强度条件FFssFFnA得得取取校核校核挤压强度挤压强

15、度（参照上页图）（参照上页图）螺栓满足挤压强度条件螺栓满足挤压强度条件校核角钢的校核角钢的拉伸强度拉伸强度对应最弱截面对应最弱截面m-m的轴力的轴力角钢横截面角钢横截面m-m上的拉应力上的拉应力FbsFbsFbsFmmFF2F33+解：受力分析如图 一铆接头如图所示，受力一铆接头如图所示，受力F F=110kN=110kN，已知钢板厚度为，已知钢板厚度为 t t=1cm=1cm，宽度，宽度 b b=8.5cm=8.5cm，许用应力为，许用应力为 =160M Pa=160M Pa；铆钉的直径铆钉的直径d d，许用剪应力为，许用剪应力为 =140M Pa=140M Pa，许用挤，许用挤压应力为压应

16、力为 bsbs=320M Pa=320M Pa，试校核铆接头的强度。（假，试校核铆接头的强度。（假定每个铆钉受力相等。）定每个铆钉受力相等。）bFFttdFFF11 2233F/4例例例例 题题题题 8.21 8.21钢板的2-2和3-3面为危险面剪应力和挤压应力的强度条件综上，接头安全。ttdFFF11 2233F/4 图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪切图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪切面积面积A A（）。）。练习练习练习练习 8.7 8.7B 图示木接头中剪切面积为（图示木接头中剪切面积为（）。）。练习练习 8.8 8.8D练习练习练习练习 8.9 8.9 图示木杆

17、接头，已知轴向力图示木杆接头，已知轴向力F F50kN50kN，截面，截面宽度宽度b b250mm250mm，木材的顺纹挤压容许应力，木材的顺纹挤压容许应力bsbs 10MPa10MPa，须纹许用切应力，须纹许用切应力1MPa1MPa。试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸L L和和a a。图示悬臂梁，有两块木板钉成图示悬臂梁，有两块木板钉成T型截面，铁钉的许型截面，铁钉的许用剪力用剪力FS=800N。求铁钉的间距。求铁钉的间距。解：解：练习练习 8.10 8.10厚度为厚度为 的主钢板用两块厚度为的主钢板用两块厚度为 的同样材的同样材料的盖板对接如图示。已知铆钉

18、直径为料的盖板对接如图示。已知铆钉直径为d=2cmd=2cm，钢板，钢板的许用拉应力的许用拉应力 ，钢板和铆钉许用剪应力和，钢板和铆钉许用剪应力和许用挤压应力相同，分别许用挤压应力相同，分别 ，。若。若F=250KNF=250KN，试求（，试求（1 1）每边所需的铆钉个数）每边所需的铆钉个数n n；（2 2）若铆钉按图）若铆钉按图(b)(b)排列，所需板宽排列，所需板宽b b为多少？为多少？FFFFb*例题例题 8.22 8.22FF图图(b)图图(a)FF图图(b)解：解：可采用可采用假设的计算方法假设的计算方法：假定每个铆钉所受的力都是一样的。假定每个铆钉所受的力都是一样的。可能造成的破坏

19、：可能造成的破坏：（1）因铆钉被剪断而使铆接被破坏；）因铆钉被剪断而使铆接被破坏；（2）铆钉和板在钉孔之间相互挤压过大，而使铆接被）铆钉和板在钉孔之间相互挤压过大，而使铆接被 破坏；破坏；（3）因板有钉孔，在截面被削弱处被拉断。）因板有钉孔，在截面被削弱处被拉断。（1）铆钉剪切计算）铆钉剪切计算F/nF/2nF/2nF/2n（2）铆钉的挤压计算）铆钉的挤压计算因此取因此取 n=4.（3）主板拉断的校核。）主板拉断的校核。FF/nF/nF/nF/nFF/2II危险截面为危险截面为I-I截面。截面。主板的强度条件为（忽略主板的强度条件为（忽略应力集中的影响）：应力集中的影响）：t作业：作业：8-26，8-25