过程设备机械设计基础5_剪切和扭转.pptx

2025/2/1815.剪切/挤压和扭转剪切构件的受力,变形特点和计算扭转变形的概念、特点和计算薄壁圆筒扭转实心圆轴扭转时的应力与变形圆轴扭转时的强度和刚度条件

2025/2/1825.1.1实例5.1剪切构件的特点和实例

2025/2/1835.1.2剪切过程分析

2025/2/184变形特点：两相邻截面间发生错动。受力特点：合力大小相等、方向相反、作用线距离很小。5.1.3剪切构件的受力和变形特点特点剪切的概念作用于构件上的外力使得构件发生错动的现象；

2025/2/1855.1.4挤压构件的实例

2025/2/186概念：挤压：连接件与被连接件在接触面上

受到法向压力，产生弹塑性变形的过程；挤压面：产生挤压变形的表面；特点：大多数情况下，与剪切同时发生，作用在接触面上5.1.5挤压构件的受力和变形

2025/2/1875.2剪切和挤压的计算及强度条件假设剪应力τ在截面上均匀分布，

τ=Q/A单位：MPa强度条件：τ?[τ]，其中：

[τ]=τb/nb对塑性材料：[τ]=(0.6～0.8)[σ]对脆性材料：[τ]=(0.8～1.0)[σ]5.2.1剪应力计算及强度条件

2025/2/188假设挤压应力在截面上均匀分布，强度条件为：其中：5.2.2挤压应力的计算和强度条件挤压面积的计算当接触面为平面时，该平面面积即为挤压面积；当挤压面为曲面时，取该面的正投影面积。

2025/2/189例1已知m＝720N.m，D＝50mm，选择平键，并校核所选平键的强度。剪切面挤压面P

2025/2/18101)查机械零件手册，选出平键的宽度b=16mm,高度h=10mm,长度L=45mm，[τ]=110MPa,[σjy]=250MPa2)求外力3)剪切强度校核：4)校核挤压强度：5)校核结果：由于键所受的剪应力和挤压应力均小于许用值，故所选用的平键合适。

2025/2/1811例2冲床的最大冲力F=400kN，冲头材料的许用应力[?jy]=440MPa，被剪切钢板的剪切强度极限?b=360MPa,求圆孔最小直径和钢板的最大厚度。?挤压面剪切面

2025/2/1812根据挤压条件：?jy?[?jy]根据剪切条件：???b由此可得：d?34mm由此可得：??10.4mm该冲床在最大载荷作用下所能冲剪的圆孔最小直径为34mm，所能冲剪钢板的最大厚度为10.4mm

2025/2/18135.3扭转变形的特点和强度计算概念在力偶的作用下，轴的各个横截面绕其轴线做相对转动的现象。5.3.1扭矩的概念和实例主动力偶阻力偶（被动力偶）

2025/2/18145.3.2扭转变形的特点和强度计算受力特点：在垂直于杆的轴线作用有一对力偶。受力变形：杆的截面发生转动。式中：m－N.mP－Kwn－rpm外力矩和电机功率间的关系：

2025/2/18155.3.2扭矩和扭矩图扭转时的内力----扭矩符号规定右手螺旋法则离开截面为正，反之为负扭矩图例题P915-3

2025/2/1816如图5-9所示，已知轴的转速为n=300rpm主动齿轮A输入功率PA=50kW从动齿轮B和C的输出功率分别为PB=30kWPC=20kW，求轴上截面1-1，2-2处的内力。

2025/2/18175.4纯剪切

2025/2/1818变形特点：1.周向线各自绕圆筒轴线转过一定角度，转过角度不同，圆筒大小形状不变。2.纵向线成螺旋状，微体变成平行四边形。剪应变(γ)：由于错动而产生的转动角。扭角(φ)：两截面发生相对转动的角度。剪应力(τ):

2025/2/1819一)薄壁筒扭转时的应力和变形从而有剪应变：

2025/2/1820二)剪应力互等定律力偶平衡条件：从而有：剪应力互等定律：在单元体相互垂直的两个面上，垂直于公共邻边剪应力数值相等，而他们的方向或指向邻边或背离邻边。

2025/2/1821三)剪切试验剪切虎克定律：

2025/2/18225.5实心圆轴扭转时的应力与变形

2025/2/18235.5.1圆轴扭转变形特点变形特点所有圆周线的形状、大小和相互距离保

持不变，只是绕轴线转了不同的角度；所有纵向线都倾斜了同一角度，使得原

来的小矩形变成平行四边形。刚性平面假设：变形前为圆形截面，变

形后仍保持为同样大小的圆形平面且半

径仍为直线。

2025/2/18245.5.2圆轴扭转的剪应力

2025/2/1825一)变形几何方程二)