零件的变形及强度计算.ppt

例2某车间自制一台简易吊车（图a）。已知在铰接点B处吊起重物最大为FP=20kN，杆AB与BC均用圆钢制作，且dBC=20mm，材料的许用应力[σ]=58Mpa。试校核BC杆的强度，并确定AB杆的直径dAB（不计杆自重）。解由受力分析可知，AB杆和BC杆分别为轴向受拉和轴向受压的二力杆，受力图如图b所示。（1）确定AB、BC两杆的轴力用截面法在图a上按m-n截面取研究对象，其受力图如图c所示，可得列平衡方程求解：（2）校核BC杆强度故BC杆满足强度要求。壹贰确定AB杆直径叁其中肆所以伍取第二节零件的剪切和挤压一、剪切和挤压的概念工程实际中常用的一些连接件，例如螺栓、螺钉、铆钉、销钉、键、剪板机中的板材、木榫接头、焊接接头等，在外力作用下将主要产生剪切变形和挤压变形。用铆钉连接两块钢板如图a所示，铆钉受到钢板传递来的两个横向力F（垂直于零件轴线方向作用的力）的作用如图b所示。实例一用键连接轴和轴上的传动件（如齿轮、皮带轮等）如图a所示，使轴和传动件不发生相对转动，以传递扭矩。键的受力如图b实例二螺栓除受剪切作用外，还在螺栓圆柱形表面和钢板圆孔表面相互压紧（图d），这种局部受压的现象称为挤压。作用在挤压面上的压力叫挤压力，承受挤压作用的表面叫挤压面，在接触处产生的变形称为挤压变形。如果挤压变形过大，会使联接松动，影响机器正常工作，甚至造成挤压破坏。如图b所示，在外力FP的作用下，截面发生相对错动的变形称为剪切变形。产生相对错动的截面m—m称为剪切面，剪切变形是零件的一种基本变形。剪切变形的受力特点是作用在零件两侧面的外力大小相等、方向相反、作用线相距很近。剪切和挤压的实用计算剪切强度实用计算应用截面法假想地沿剪切面m—m将螺栓分为两段，任取一段为研究对象，如图c所示。由平衡条件可知，剪切面上必有一个与该外力FP等值、反向的内力，该内力称为剪力，常用符号FQ表示。剪力FQ形成与剪切面相切的工作应力称为切应力，用符号τ表示。切应力分布规律比较复杂，工程上常采用以实际经验为基础的实用计算法来确定。即假设切应力是均匀地分布在剪切面上的，切应力的计算公式为式中，FQ是剪切面上的剪力；A是剪切面的面积。为了保证零件安全可靠地工作，其强度条件为式中，为材料的许用切应力实验表明，许用切应力与许用拉应力之间有如下关系：塑性材料[τ]=（0.6~0.8）[σ]脆性材料[τ]=（0.8~1.0）[σ]123456(二)挤压强度实用计算

如图d所示为了计算简化，假定挤压应力是均匀分布在挤压面的。由此，挤压强度的条件为

式中，σjy为挤压应力，

Pjy为挤压力；

Ajy为挤压计算面积，

[σjy]是材料的许用挤压应力，可查设计手册而得。对于钢材，有

[σjy]=（1.7~2.0）[σ]

如果两个相互接触零件的材料不同，应对许用挤压应力低者进行挤压强度计算。

挤压面面积的计算，要根据实际接触的情况而定。若接触面为半圆柱面，如螺栓、铆钉、销等，其挤压面面积为半圆柱面的正投影面面积，如图c所示

d为螺栓或铆钉的直径，

t为螺栓或铆钉与孔的接触长度。01挤压面为平面，则挤压面面积就是接触面面积，如图a所示的键联接，其挤压面面积为02例3如图a所示的铆接件，主钢板通过上下两块盖板对接。铆钉与钢板的材料相同，[σ]=160Mpa，[τ]=140Mpa，[σjy]=320Mpa，铆钉直径d=16mm，主板厚度t1=20mm，盖板厚度t2=12mm，宽度b=140mm。在P=240kN作用下，试校核该铆接件的强度。01解铆接件的强度计算中，通常需要考虑三种可能的破坏形式：铆钉被剪断；铆钉或钢板的铆钉孔壁被挤压坏；被铆钉孔削弱后的钢板被拉断。下面一一校核。02（2）校核铆钉的挤压强度（1）校核铆钉的剪切强度外力P由五个铆钉共同承担，通常假定平均分担。因此每个铆钉受力P/5，而每个铆钉有两个受剪面，故因主板厚度小于两盖板厚度之和，而主板铆钉孔壁所受的挤压力等于两盖板铆钉孔壁所受的挤压力之和，故应校核铆钉与主板之间的挤压强度，即（2）校核钢板的拉伸强度主板厚度小于两盖板厚度之和，故只需校核主板的拉伸强度即可。主板受力如图b所示。校核Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ截面的强度：对于Ⅰ-Ⅰ截面：对于Ⅱ-Ⅱ截面：由以上校核可知，整个铆接件的强度是足够的