第6章剪切与扭转mc要点解析.ppt

第6章 连接件的实用计算与圆轴扭转 6.1 剪切与挤压的实用计算 6.2 圆轴扭转的实例及计算模型 6.3 薄壁圆筒的扭转 6.4 圆轴扭转时的应力与变形 6.5 圆轴扭转时的强度、刚度条件 6.6 圆轴扭转时的应变能 * 第6章 连接件的实用计算与圆轴扭转 * 1. 连接件 螺栓连接 铆钉连接 第一节 剪切与挤压的实用计算 销轴连接 平键连接 榫连接 sǔn F F 2. 连接件的破坏形式一般有两种： （1）剪切破坏 构件两部分沿剪切面发生滑移、错动 （2）挤压破坏 在接触区的局部范围内，产生显著塑性变形 挤压破坏实例 剪切与挤压破坏都是复杂的情况， 这里仅介绍工程上的实用计算方法 剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线很近。 变形特点：位于两力之间的截面发生相对错动。 3. 剪切(shearing)的实用计算 得剪应力（名义剪应力）计算公式： 剪应力强度条件： 假设剪应力在剪切面（m-m截面）上是均匀分布的 剪切面上的剪力： FS = F 常由实验方法确定 在计算中，要正确确定有几个剪切面，以及每个剪切面上的剪力。 单剪 双剪 例6-1 钢板厚度t = 5mm，剪切强度极限 = 320MPa，若用直径d = 15mm的冲头在钢板上冲孔，求冲床所需的冲压力。 分布于此圆柱面上的剪力为： 可得冲压力： 解：冲孔的过程就是发生剪切破坏的过程。剪切面面积是直径为d，高为 t 的圆柱面面积 F 3. 挤压（bearing）的实用计算 1、挤压力—Fbs：接触面上的合力 2、挤压面积：接触面在垂直Fbs方向上的投影面 3、挤压强度条件（准则）： 常由实验方法确定 实际挤压面 Fbs 计算挤压面 Fbs Fbs 4. 应用 为充分利用材料，切应力和挤压应力应满足 例６-２ 图示接头，受轴向力F 作用。已知F =50kN，b =150mm，δ=10mm，d =17mm，a =80mm，[σ]=160MPa，[τ]=120MPa，[σbs]=320MPa，铆钉和板的材料相同，试校核其强度。 解：(1) 板的拉伸强度 Ｆ ＦＮ x (2) 铆钉的剪切强度 (3) 板和铆钉的挤压强度 故强度足够。 若板与铆钉材料不同呢？ 问题：指出下图中的剪切面和挤压面位置，写出各剪切面面积和计算挤压面面积。 t a F b q 正方形板 正方形柱 F FS q F FbS 挤压面 剪切面 问题：指出下图中的剪切面和挤压面位置，写出各剪切面面积和计算挤压面面积。 a a a a b t h F a F b F a FbS 挤压面 剪切面 传动轴 第二节 圆轴扭转的实例及计算模型 ? 工程中承受扭转切应力的构件 以水车产生动力冶炼铸铁（公元前2世纪） 天工开物 ? 工程中承受扭转切应力的构件 宋应星（1587－1661） 构件的受力特点：在垂直于杆件轴线的两个平面内，作用一对大小相等、转向相反的力偶。 扭转变形特点：各横截面绕轴线发生相对转动。 A B O 轴: 以扭转为主要变形的直杆称为轴．如：机器中的传动轴、 石油钻机中的钻杆等。 Me Me ? O B A ? 扭转角（?）：任意两截面绕轴线相对转动而发生的角位移。 剪应变（?）：纵向线倾斜的角度。 Me Me ? O B A ? 扭转变形的描述 1. 外力偶矩的计算 在工程中，一般不会直接“测量”力偶的大小。作用在转轴上的力偶矩与转轴的转速和输出功率有对应关系，而后两者更容易测量，因此可以应用动力学的关系式来计算外力偶。 构件的受力特点：在垂直于杆件轴线的两个平面内，作用一对大小相等、转向相反的力偶。 1. 外力偶矩的计算 力偶在单位时间内所做的功即为功率，等于外力偶矩Me 与角速度ω 的乘积，即 P=Me×ω，而加速度ω 可以由转速n 求得。 设：轴的转速 n 转／分 (r／min) ，其中某一轮传输的功率为P千瓦( KW ）实际作用于该轮的外力偶矩 Me ，则 功率为P马力( 735.5N*m/s ）时 * * * 第6章 连接件的实用计算与圆轴扭转