工程力学华中科大课件-6强度与连接件设计.ppt

6.4 挤压及其实用计算;第六章 拉压杆件的强度与连接件设计;结构/构件强度的控制参量是应力。;依据强度判据，将工作应力限制在极限应力内，还不足以保证结构或构件的安全。因为还有误差：;安全系数 n 的确定：; 强度设计的一般方法：;依据强度条件，进行强度设计，包括：;工作应力?大、许用应力[?]小的截面。 处处满足强度条件 危险截面满足强度条件。;例6.2 图中杆1为钢杆，截面积 A1=6cm2, [?]钢=120MPa; 杆2为木杆， A2=100cm2, [?木]压=15MPa; 试确定结构许用载荷Fmax;例6.3 钢螺栓内径12mm, 节距为 1mm，ES=210GPa； 铝撑套外径为30mm, 内径20mm，EL=70GPa, 长 150mm。[?]钢=200MPa,[?]铝=80MPa。装配时螺母 拧至尺寸后, 再拧紧1/4圈。校核螺栓、撑套的强度。;3)力与变形的关系 由线弹性关系有： ?S=FNSL/ESAS, ?L=FNLL/ELAL, --(3) 注意到(1)式，由(2)、(3)式有： FL(1/ESAS+1/ELAL)=?=0.25mm 用(N、mm、MPa)单位系，可解得： F=21236 (N)=21.2 (kN);等强度设计，截面x处应力也应等于?0。有： FN=?0?rx2 ---(2);上式即为： dx=(2?0/?rx)drx 从x=0, rx=r0；到x=x, rx=rx积分， 得到：;问题讨论1：杆钢段AB ，[?]钢=200MPa, 铜段BC和CD， [?]铜=70MPa；AC段截面积 A1=100mm2 , CD段截面积 A2=50mm2 ；试校核其强度。;1) 工程中剪切问题的特点;2) 剪切的实用强度计算;假定剪力FS均匀分布在剪切面上， ;一般情况下，金属材料的许用剪应力与许用拉应力间有下述经验关系： 对于延性材料 [?]=(0.6-0.8)[?] 对于脆性材料 [?]=(0.8-1.0)[?];解：1)依据功率、转速与传递的扭矩M之关系，有: M=9.55×20/200=0.955kN.m; 功率常常用千瓦(kW)或马力表示，注意到： 1kW=1000Nm/s, 1马力=736Nm/s, 则功率、转速与传递的扭矩之关系为： M (kN.m)=9.55Np (千瓦)/n (转/分) M (kN.m)=7.02Np (马力)/n (转/分);例6.6 冲头材料 [?]=440MPa, 钢板 ?b=360MPa, F=400kN。试估计所能冲出的最小孔径d及此 时所能冲剪的最大钢板厚度t。;讨论题：起重机撑杆AB为空心钢管，D1=105mm, d1=95mm; 钢索1、2直径为d2=25mm; [?]=60MPa，[?]=50MPa，求允许吊重P并设计A处销钉直径d。;由剪切强度条件有： ?=FS/A?[?];习题：6-2；6-3；6-4(b)； 6-8;拉压强度条件;回忆：起重机如图，已知吊重P，设计撑杆AB截 面积、 钢索1、2直径D、A处销钉直径d。 ;1) 挤压问题的特点;二个剪切面;挤压力分布在挤压面上。;强度条件： ?=FS/(?d2/4)?[?] 有： d2?4FS/?[?]=100?103/80p=398mm2 即得： d?19.9mm 取d=20mm;解: 2)考虑 螺栓挤压 除去螺栓，连接法兰受力如图。 ;例：车床丝杠传递力矩M=80N.m, 安全销为硬铝， ?b=220MPa，[?bs]=200MPa。要求在M超载30%时安全销剪断，试确定其直径d并校核其挤压强度。;问题1)： 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。;连接件: 用螺栓、铆钉、销钉、键及零构件连接而成。;例6.10 图中板厚t1=5mm, t2=12mm, 钉径d=20mm。已知钉、板材料均有[?]=160MPa, [?bs]=280MPa, [?]=100MPa。若F=210kN，试求需用的铆钉个数n。