《剪切與擠壓機(jī)械》課件

1第一節(jié)引言剪切與擠壓在工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械中，構(gòu)件之間通常通過鉚釘銷軸鍵鍵

等連接件相連接這類連接件的主要變形破壞形式是剪切與擠壓銷軸鉚釘本章主要解決連接件的強(qiáng)度問題FF螺栓1第一節(jié)引言剪切與擠壓在工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械中2剪切的受力特點(diǎn)——剪切的變形特點(diǎn)——構(gòu)件在兩側(cè)面受到大小相等、方向相反、作用線相距很近的外力（外力合力）的作用構(gòu)件沿位于兩側(cè)外力之間的截面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的截面稱為剪切面鉚釘剪切面2剪切的受力特點(diǎn)——剪切的變形特點(diǎn)——構(gòu)件在兩側(cè)面受到大小相3鉚釘連接主要有三種方式：3.雙蓋板對接（圖c），鉚釘受雙剪。1.搭接（圖a），鉚釘受單剪；2.單蓋板對接（圖b），鉚釘受單剪；3鉚釘連接主要有三種方式：3.雙蓋板對接（圖c），鉚釘受雙剪4連接件在受到剪切變形的同時(shí)，往往還要受到擠壓變形。在外力作用下，連接件與被連接件之間在側(cè)面互相壓緊、傳遞壓力。由于一般接觸面較小而傳遞的壓力較大，就有可能在接觸面局部被壓潰或發(fā)生塑性變形。這種變形破壞形式就稱為擠壓。傳遞壓力的接觸面稱為擠壓面4連接件在受到剪切變形的同時(shí)，在外力作用下，連接件與被連接傳5榫齒連接

在木結(jié)構(gòu)中，常用榫齒連接，其中有平齒連接（圖a）、單齒連接（圖b）和雙齒連接（圖c）等。5榫齒連接在木結(jié)構(gòu)中，常用榫齒連接，其中有平齒連接（（2）擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使?jié)哼B接松動(dòng)，發(fā)生破壞.總結(jié)：連接處破壞三種形式:(Threetypesoffailureinconnections)（1）剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯?（2）擠壓破壞總結(jié)：連接處破壞三種形式:（3）拉伸破壞

鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷.（3）拉伸破壞鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，8第二節(jié)剪切的實(shí)用計(jì)算一、剪切面上的內(nèi)力

剪切面上的內(nèi)力為一個(gè)切向力，稱為剪力，記作

FS鉚釘8第二節(jié)剪切的實(shí)用計(jì)算一、剪切面上的內(nèi)力剪切面上的9二、剪切面上的應(yīng)力

FS為剪切面上的剪力，用截面法由平衡方程確定AS為剪切面的面積在剪切面上，只存在切應(yīng)力工程中假設(shè)剪切面上的切應(yīng)力平均分布，即有9二、剪切面上的應(yīng)力FS為剪切面上的剪力，用截面法由平衡10三、剪切強(qiáng)度條件

[

]為材料的許用切應(yīng)力10三、剪切強(qiáng)度條件[]為材料的許用切應(yīng)力11第三節(jié)擠壓的實(shí)用計(jì)算一、擠壓應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算

在擠壓面上，存在著法向的擠壓應(yīng)力，記作

bsFbs為擠壓面上的擠壓力Abs為擠壓面的計(jì)算面積，取實(shí)際擠壓面在垂直于擠壓力的平面上投影的面積擠壓應(yīng)力的工程實(shí)用計(jì)算公式為11第三節(jié)擠壓的實(shí)用計(jì)算一、擠壓應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算在擠壓12二、擠壓強(qiáng)度條件

[

bs

]

為材料的許用擠壓應(yīng)力12二、擠壓強(qiáng)度條件[bs]為材料的許用擠壓應(yīng)力13

[例1]圖示連接件，已知板和鉚釘材料相同，許用應(yīng)力,試校核該連接件強(qiáng)度。結(jié)論：該連接件的強(qiáng)度符合要求。解：13[例1]圖示連接件，已知板和鉚釘材料相同，許用應(yīng)力,試14[例5]圖示帶肩桿件，已知材料的許用切應(yīng)力

[]=

100

MPa、許用擠壓應(yīng)力

[

bs

]=320MPa、許用拉應(yīng)力

[

]=160MPa，試確定許可載荷。解：1）根據(jù)桿件拉伸強(qiáng)度確定許可載荷由拉伸強(qiáng)度條件

解得14[例5]圖示帶肩桿件，已知材料的許用切應(yīng)力[]擠壓面DdhF擠壓面剪切面dd擠壓面DdhF擠壓面剪切面dd16

2）根據(jù)凸肩的剪切強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的剪切面為圓柱面，由剪切強(qiáng)度條件

解得162）根據(jù)凸肩的剪切強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的剪切面為17

3）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為圓環(huán)形平面，由擠壓強(qiáng)度條件

解得所以，許可載荷173）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為18

3）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為圓環(huán)形平面，由擠壓強(qiáng)度條件

解得所以，許可載荷183）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為[例1]

圖示掛鉤裝置，已知拉力F

=

20

kN，t1=

8

mm，t2=

5

mm，銷釘材料的許用擠壓應(yīng)力

[

bs]

=

190

MPa，許用切應(yīng)力

[

]

=

60

MPa，試確定銷釘直徑

d

。解：銷釘承受雙剪，每個(gè)剪切面上的剪力1）根據(jù)剪切強(qiáng)度條件確定銷釘直徑[例1]圖示掛鉤裝置，已知拉力F=20kN，t120根據(jù)剪切強(qiáng)度條件

得銷釘直徑

20根據(jù)剪切強(qiáng)度條件得銷釘直徑212）根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件確定銷釘直徑

得銷釘直徑因此，可取銷釘直徑

212）根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件確定銷釘直徑得銷釘直徑因此，可取銷22[例

2]如圖，皮帶輪通過鍵與軸聯(lián)接，已知皮帶輪傳遞的力偶矩M

=600

N·m;軸的直徑

d

=

40

mm；鍵的尺寸

b=

12

mm、h

=8

mm、l=55

mm；鍵材料的許用切應(yīng)力[]

=

60

MPa、許用擠壓應(yīng)力[bs

]

=

180MPa，試校核鍵的強(qiáng)度。

解：選取鍵和軸為研究對象，作出受力圖⑴計(jì)算鍵的受力

得鍵的受力由平衡方程22[例2]如圖，皮帶輪通過鍵與軸聯(lián)接，已知皮帶輪傳遞23⑵

校核鍵的剪切強(qiáng)度根據(jù)剪切強(qiáng)度條件鍵滿足剪切強(qiáng)度條件由截面法，⑶校核鍵的擠壓強(qiáng)度顯然，鍵的擠壓力得剪力23⑵校核鍵的剪切強(qiáng)度根據(jù)剪切強(qiáng)度條件鍵滿足剪切強(qiáng)度條24根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件鍵滿足擠壓強(qiáng)度條件結(jié)論：鍵的強(qiáng)度滿足要求24根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件鍵滿足擠壓強(qiáng)度條件結(jié)論：鍵的強(qiáng)度滿足要求25[例3]如圖，已知鋼板厚度

t

=

5

mm，剪切強(qiáng)度極限

b

=

160

MPa。欲用沖床將鋼板沖出直徑

d

=

25

mm

的孔，問所需的沖剪力

F

應(yīng)為多大？解：由鋼板受剪切變形，剪切面為圓柱側(cè)面得沖孔所需沖剪力為25[例3]如圖，已知鋼板厚度t=5mm，剪切強(qiáng)26[例4]

圖示連接件由兩塊鋼板用

4

個(gè)鉚釘鉚接而成。已知板寬

b=

80

mm、板厚

=

10

mm；鉚釘直徑

d

=

6

mm；板和鉚釘材料的許用切應(yīng)力

[

]

=

100

MPa、許用擠壓應(yīng)力

[

bs]

=

280

MPa、許用拉應(yīng)力

[

]

=

160

MPa。試確定該連接件所允許承受的軸向拉力F。26[例4]圖示連接件由兩塊鋼板用4個(gè)鉚釘鉚接而成。27解：由剪切強(qiáng)度條件得1）根據(jù)鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度確定許可拉力由于這是對稱性問題，可以假設(shè)各鉚釘受力相同，于是，各鉚釘剪切面上的剪力均為27解：由剪切強(qiáng)度條件得1）根據(jù)鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度確定許可拉力由28求得2）根據(jù)鉚釘和板的擠壓強(qiáng)度確定許可拉力由擠壓強(qiáng)度條件顯見，各擠壓面上的擠壓力均為28求得2）根據(jù)鉚釘和板的擠壓強(qiáng)度確定許可拉力由擠壓強(qiáng)度條件293）根據(jù)板的拉伸強(qiáng)度確定許可拉力作出板的受力圖，畫軸力圖，可見1-1截面與2-2截面為可能的危險(xiǎn)截面，應(yīng)分別對其進(jìn)行拉伸強(qiáng)度計(jì)算293）根據(jù)板的拉伸強(qiáng)度確定許可拉力作出板的受力圖，畫軸力圖30求得由

1-1截面的拉伸強(qiáng)度30求得由1-1截面的拉伸強(qiáng)度31再由

2-2

截面的拉伸強(qiáng)度求得綜上所述，拉力F

的許可值為

31再由2-2截面的拉伸強(qiáng)度求得綜上所述，拉力F的許可32正視圖俯視圖a俯視圖b哪種方案更合理？思考題32正視圖俯視圖a俯視圖b哪種方案更合理？思考題33第一節(jié)引言剪切與擠壓在工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械中，構(gòu)件之間通常通過鉚釘銷軸鍵鍵

等連接件相連接這類連接件的主要變形破壞形式是剪切與擠壓銷軸鉚釘本章主要解決連接件的強(qiáng)度問題FF螺栓1第一節(jié)引言剪切與擠壓在工程結(jié)構(gòu)或機(jī)械中34剪切的受力特點(diǎn)——剪切的變形特點(diǎn)——構(gòu)件在兩側(cè)面受到大小相等、方向相反、作用線相距很近的外力（外力合力）的作用構(gòu)件沿位于兩側(cè)外力之間的截面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的截面稱為剪切面鉚釘剪切面2剪切的受力特點(diǎn)——剪切的變形特點(diǎn)——構(gòu)件在兩側(cè)面受到大小相35鉚釘連接主要有三種方式：3.雙蓋板對接（圖c），鉚釘受雙剪。1.搭接（圖a），鉚釘受單剪；2.單蓋板對接（圖b），鉚釘受單剪；3鉚釘連接主要有三種方式：3.雙蓋板對接（圖c），鉚釘受雙剪36連接件在受到剪切變形的同時(shí)，往往還要受到擠壓變形。在外力作用下，連接件與被連接件之間在側(cè)面互相壓緊、傳遞壓力。由于一般接觸面較小而傳遞的壓力較大，就有可能在接觸面局部被壓潰或發(fā)生塑性變形。這種變形破壞形式就稱為擠壓。傳遞壓力的接觸面稱為擠壓面4連接件在受到剪切變形的同時(shí)，在外力作用下，連接件與被連接傳37榫齒連接

在木結(jié)構(gòu)中，常用榫齒連接，其中有平齒連接（圖a）、單齒連接（圖b）和雙齒連接（圖c）等。5榫齒連接在木結(jié)構(gòu)中，常用榫齒連接，其中有平齒連接（（2）擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使?jié)哼B接松動(dòng)，發(fā)生破壞.總結(jié)：連接處破壞三種形式:(Threetypesoffailureinconnections)（1）剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯?（2）擠壓破壞總結(jié)：連接處破壞三種形式:（3）拉伸破壞

鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷.（3）拉伸破壞鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，40第二節(jié)剪切的實(shí)用計(jì)算一、剪切面上的內(nèi)力

剪切面上的內(nèi)力為一個(gè)切向力，稱為剪力，記作

FS鉚釘8第二節(jié)剪切的實(shí)用計(jì)算一、剪切面上的內(nèi)力剪切面上的41二、剪切面上的應(yīng)力

FS為剪切面上的剪力，用截面法由平衡方程確定AS為剪切面的面積在剪切面上，只存在切應(yīng)力工程中假設(shè)剪切面上的切應(yīng)力平均分布，即有9二、剪切面上的應(yīng)力FS為剪切面上的剪力，用截面法由平衡42三、剪切強(qiáng)度條件

[

]為材料的許用切應(yīng)力10三、剪切強(qiáng)度條件[]為材料的許用切應(yīng)力43第三節(jié)擠壓的實(shí)用計(jì)算一、擠壓應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算

在擠壓面上，存在著法向的擠壓應(yīng)力，記作

bsFbs為擠壓面上的擠壓力Abs為擠壓面的計(jì)算面積，取實(shí)際擠壓面在垂直于擠壓力的平面上投影的面積擠壓應(yīng)力的工程實(shí)用計(jì)算公式為11第三節(jié)擠壓的實(shí)用計(jì)算一、擠壓應(yīng)力的實(shí)用計(jì)算在擠壓44二、擠壓強(qiáng)度條件

[

bs

]

為材料的許用擠壓應(yīng)力12二、擠壓強(qiáng)度條件[bs]為材料的許用擠壓應(yīng)力45

[例1]圖示連接件，已知板和鉚釘材料相同，許用應(yīng)力,試校核該連接件強(qiáng)度。結(jié)論：該連接件的強(qiáng)度符合要求。解：13[例1]圖示連接件，已知板和鉚釘材料相同，許用應(yīng)力,試46[例5]圖示帶肩桿件，已知材料的許用切應(yīng)力

[]=

100

MPa、許用擠壓應(yīng)力

[

bs

]=320MPa、許用拉應(yīng)力

[

]=160MPa，試確定許可載荷。解：1）根據(jù)桿件拉伸強(qiáng)度確定許可載荷由拉伸強(qiáng)度條件

解得14[例5]圖示帶肩桿件，已知材料的許用切應(yīng)力[]擠壓面DdhF擠壓面剪切面dd擠壓面DdhF擠壓面剪切面dd48

2）根據(jù)凸肩的剪切強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的剪切面為圓柱面，由剪切強(qiáng)度條件

解得162）根據(jù)凸肩的剪切強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的剪切面為49

3）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為圓環(huán)形平面，由擠壓強(qiáng)度條件

解得所以，許可載荷173）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為50

3）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為圓環(huán)形平面，由擠壓強(qiáng)度條件

解得所以，許可載荷183）根據(jù)凸肩的擠壓強(qiáng)度確定許可載荷桿件凸肩的擠壓面為[例1]

圖示掛鉤裝置，已知拉力F

=

20

kN，t1=

8

mm，t2=

5

mm，銷釘材料的許用擠壓應(yīng)力

[

bs]

=

190

MPa，許用切應(yīng)力

[

]

=

60

MPa，試確定銷釘直徑

d

。解：銷釘承受雙剪，每個(gè)剪切面上的剪力1）根據(jù)剪切強(qiáng)度條件確定銷釘直徑[例1]圖示掛鉤裝置，已知拉力F=20kN，t152根據(jù)剪切強(qiáng)度條件

得銷釘直徑

20根據(jù)剪切強(qiáng)度條件得銷釘直徑532）根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件確定銷釘直徑

得銷釘直徑因此，可取銷釘直徑

212）根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件確定銷釘直徑得銷釘直徑因此，可取銷54[例

2]如圖，皮帶輪通過鍵與軸聯(lián)接，已知皮帶輪傳遞的力偶矩M

=600

N·m;軸的直徑

d

=

40

mm；鍵的尺寸

b=

12

mm、h

=8

mm、l=55

mm；鍵材料的許用切應(yīng)力[]

=

60

MPa、許用擠壓應(yīng)力[bs

]

=

180MPa，試校核鍵的強(qiáng)度。

解：選取鍵和軸為研究對象，作出受力圖⑴計(jì)算鍵的受力

得鍵的受力由平衡方程22[例2]如圖，皮帶輪通過鍵與軸聯(lián)接，已知皮帶輪傳遞55⑵

校核鍵的剪切強(qiáng)度根據(jù)剪切強(qiáng)度條件鍵滿足剪切強(qiáng)度條件由截面法，⑶校核鍵的擠壓強(qiáng)度顯然，鍵的擠壓力得剪力23⑵校核鍵的剪切強(qiáng)度根據(jù)剪切強(qiáng)度條件鍵滿足剪切強(qiáng)度條56根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件鍵滿足擠壓強(qiáng)度條件結(jié)論：鍵的強(qiáng)度滿足要求24根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件鍵滿足擠壓強(qiáng)度條件結(jié)論：鍵的強(qiáng)度滿足要求57[例3]如圖，已知鋼板厚度

t

=

5

mm，剪切強(qiáng)度極限

b

=

160

MPa。欲用沖床將鋼板沖出直徑

d

=

25

mm

的孔，問所需的沖剪力

F

應(yīng)為多大？解：由鋼板受剪切變形，剪切面為圓柱側(cè)面得沖孔所需沖剪力為25[例3]如圖，已知鋼板厚度t=5mm，