工程力学课件—陈传尧—Chapter6.ppt

强度条件： ?=FS/(?d2/4)?[?] 有： d2?4FS/?[?]=100?103/80p=398mm2 即得： d?19.9mm 取d=20mm 例6.8 联轴节的四个螺栓对称置于D=480mm的圆周上。扭矩M=24kN.m。若[?]=80MPa，[?j]=120MPa。试设计螺栓直径 d和连接法兰最小厚度t。 t t D M o FS FS FS FS 解：1)考虑 螺栓剪切 由平衡条件有: SM0(F)=M-4FS(D/2)=0 FS=M/2D=24/0.96=25kN 解: 2)考虑 螺栓挤压 除去螺栓，连接法兰受力如图。 例6.8 联轴节的四个螺栓对称置于D=480mm的圆周上。扭矩m=24kN.m。若[?]=80MPa，[?j]=120MPa。试设计螺栓直径 d和连接法兰最小厚度t。 挤压强度条件： ?j=Fj/Aj=Fj/td?[?j] 即: t?Fj/d[?j]=25×103/(20×120)=10.4mm 故法兰厚度可选用 t=12mm。 由平衡条件有： SM0(F)=M-4Fj(D/2)=0 Fj=25kN t t D M o Fj Fj Fj Fj 例：车床丝杠传递力矩M=80N.m, 安全销为硬铝， ?b=220MPa，[?j]=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。 解：1）考虑剪断： 剪断条件：?=FS/A? ?b, A=?d2/4, 求得：d?5.5mm 2）考虑挤压： D1=20mm D2=30mm M M FS FQ FS Fj FS?D1=1.3M FS=1.3M/ D1=5.2 kN Fj=FS， Aj=d(D2-D1)/2 挤压应力： ?j=Fj/Aj=189MPa ?[?j]=200MPa 挤压强度足够。 * * 第六章 拉压杆件的强度与连接件设计 6.1 强度条件和安全系数 6.3 剪切及其实用计算 6.2 拉压杆件的强度设计 6.4 挤压及其实用计算 6.5 连接件的强度设计 第六章 拉压杆件的强度与连接件设计 为保证完成其正常功能，所设计的结构或构件 必须具有适当的强度和刚度。 结构和构件既要满足强度要求，也要满足刚度要求。 工程中一般以强度控制设计，然后校核刚度。 6.1 强度条件和安全系数 强度 —结构或构件抵抗破坏的能力 承担预定的载荷而不发生破坏，则强度足够。 所有的构件(不允许破坏机械、结构; 需要破坏时，如剪板、冲孔、安全堵等), 都有必要的强度要求。 刚度 —结构或构件抵抗变形的能力； 变形应限制在保证正常工作所允许的范围内。 结构/构件强度的控制参量是应力。 工作应力： ? 构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。 ( 由力学分析计算得到 ) 极限应力： ?ys 、 ?b 材料可以承受的强度指标。 延性材料： ?ys ； 脆性材料： ?b ( 通过材料力学性能的实验得到 ) ?? ?ys 延性材料 ?b 脆性材料 强度判据： ( 作用 ? 抗力 ) 结构或构件的工作应力? 材料的极限应力 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： 1) 力学分析的可能误差 包括载荷估计；分析、简化和计算误差；尺寸制 造误差等。 2) 材料强度指标的误差 包括实验误差，材料的固有分散性误差等。 3) 不可预知的其他误差 偶然超载，制造损伤，工作与实验条件不同等。 因此，实际许用应力[?]为： [?]??ys/n 或 [?]??b/n 安全系数 n1，故极限应力大于许用应力。 将极限应力与许用应力之差作为安全储备。 安全系数 n 的确定： 显然，安全系数越大越安全； 但是， n大, [?]小，P降低或W增加。经济效益下降。 在安全性、经济性和轻量化的要求中寻求优化。 n的选取，取决于对问题的认识程度，已往的经验。 误差大、工作条件恶劣