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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料挤压强度第三节挤压的实用计算机械中的联接件如螺栓、销钉、键、铆钉等，在承受剪切的同时，还将在联接件和被联接件的接触面上相互压紧，这种现象称为挤压。如图6-1所示的联接件中，螺栓的左侧园柱面在上半部分与钢板相互压紧，而螺栓的右侧园柱面在下半部分与钢板相互挤压。其中相互压紧的接触面称为挤压面，挤压面的面积用Abs表示。一、挤压应力通常把作用于接触面上的压力称为挤压力，用bs表示。而挤压面上的压强称为挤压应力，用?bs表示。挤压应力与压缩应力不同，压缩应力分布在整个构件内部，且在横截面
2、上均匀分布；而挤压应力则只分布于两构件相互接触的局部区域，在挤压面上的分布也比较复杂。像切应力的实用计算一样，在工程实际中也采用实用计算方法来计算挤压应力。即假定在挤压面上应力是均匀分布的，则:F?bs?FbsAbs(6-5)挤压面面积Abs的计算要根据接触面的情况而定。当接触面为平面时，如图6-2中所示的键联接，其接触面面积为挤压面面积，即Abs?hl2；当接触图6-9挤压面积的计算面为近似半圆柱侧面时，如图6-1中所示的螺栓联接，钢板与螺栓之间挤压应力的分布情况如图6-9b所示，圆柱形接触面中点的挤压应力最大。若以圆柱面的正投影作为挤压面积，计算而得的挤压应力，与接触面上的实际最大应力大致
3、相等。故对于螺栓、销钉、铆钉等圆柱形联接件的挤压面积计算公式为bs，d为螺栓的直径，t为钢板的厚度。二、挤压的强度条件在工程实际中，往往由于挤压破坏使联接松动而不能正常工作，如图6-10a所示的螺栓A?dt图6-10螺栓表面和钢板圆孔受挤压联接，钢板的圆孔可能被挤压成如图6-10b所示的长圆孔，或螺栓的表面被压溃。因此，除了进行剪切强度计算外，还要进行挤压强度计算。挤压强度条件为?bs?Fbs?bsAbs(6-6)式中的?bs为材料的许用挤压应力，可以从有关设计手册中查得。对于钢材，也可以按如下的经验公式确定：?bs=?式中的?为材料的许用压应力。必须注意：如果两个相互挤压构件的材料不同，则必
4、需对材料挤压强度小的构件进行计算。例6-3如图6-11a所示，起重机吊钩用销钉联接。已知吊钩的钢板厚度t=24mm,吊起的最大重量为F=100kN，销钉材料的许用切应力=60MPa，许用挤压应力?bs=180MPa，试设计销钉直径。图6-11例6-3图解(1)取销钉为研究对象，画出受力图如图6-11b所示。用截面法求剪切面上的剪力，受力图如图6-11c所示，根据力在垂直方向的平衡条件，得剪切面上剪力FQ的大小为:F2=50kN2FQ?dA?A?4，(2)按照剪切的强度条件即公式，得。圆截面销钉的面积为FQ?所以:d?4A?4FQ?4?50?103m?60?10(3)销钉的挤压应力各处均相同，其
5、中挤压力的强度条件公式得:Fbs?F，挤压面积Abs?A，按挤压Abs?dt?所以:Fbs?bs100?103d?m?bst180?106?24?10?3为了保证销钉安全工作，必须同时满足剪切和挤压强度条件，应取d?。F例6-4有一铆钉接头如图6-12a所示，已知拉力F=100kN。铆钉直径d=16mm，钢板厚度t=20mm,t1=12mm。铆钉和钢板的许用应力?=160MPa,=140MPa,?bs=320MPa。试确定所需铆钉的个数n及钢板的宽度b。图6-12例6-4图解(1)按剪切强度条件计算铆钉的个数n由于铆钉左右对称，故可取一边进行分析。现取左半边，假设左半边需要n1个铆钉，则每个铆
6、钉的受力图如图6-12b所示，按剪切强度条件公式可得:?Fn12?44F4?100?103n1?d?2?140?10取整得n1?2，故共需铆钉数n?2n1?4。校核挤压强度上下副板厚度之和为2t1，中间主板厚度t，由于2t1?t，故主板与铆钉间的挤压应力较大。按挤压强度公式得d2?bsFbsFn1100?103/2?Pa?156MPa?bsAbsd?故挤压强度也足够。计算钢板宽度b钢板宽度要根据抗拉强度确定，由2t1?t，可知主板抗拉强度较低，其轴力图如图6-12c所示，由图可知截面I-I为危险截面。按拉伸强度条件公式得：?FNF?A(b?d)tF100?103b?d?160?10取b=48m
7、m。例6-5某电动机轴与皮带轮用平键联接，如图6-13所示。已知轴的直径d=50mm，键的尺寸b?h?l?16mm?10mm?50mm，传递的力矩M?600N?m。键材料为45钢，许用切应力?=60MPa，许用挤压应力?bs=100MPa。试校核键联接的强度。图6-13例6-5图解计算作用于键上的力F取轴和键一起为研究对象,其受力如图6-13b所示。由平衡条件?mi?1n0(Fi)?0得：F?M600?N?24kNd/250?10?3/2(2)校核键的剪切强度剪切面的剪力为FQ?F?24kN,键的剪切面积为A?bl=16?50mm2?800mm2。按剪应力计算公式得：FQ24?103?Pa?3
8、0MPa?A800?10?6故剪切强度足够。(3)校核键的挤压强度键所受的挤压力为Fbs?F?24kN，挤压面积为hl10?50?10?62mAbs?4222=?10m。按挤压应力强度条件即公式，得：?bs故挤压强度也足够。综上所述，整个键的联接强度足够。Fbs24?103?Pa?96MPa?bs?10?4习题(转载于:写论文网:材料挤压强度)6-1剪切和挤压实用计算采用了什么假设？为什么？6-2挤压面面积是否与两构件的接触面积相同？试举例说明。6-3挤压和压缩有何区别？试指出图6-14中哪个物体应考虑压缩强度？哪个物体应考虑挤压强度？图6-14题6-3图6-4图6-15中拉杆的材料为钢材，在
9、拉杆和木材之间放一金属垫圈，该垫圈起何作用？图6-15题6-4图65如图616所示，切料装置用刀刃把直径为6mm的棒料切断，棒料的抗剪强度?b=320MPa。试确定切断力F的大小。图6-16题6-5图66图617所示为测定圆柱试件剪切强度的实验装置，已知试件直径d=12mm，剪断时的压力P=169kN，试求该材料的抗剪强度极限?0。图617题6-6图67电动机轴与皮带轮用平键联接，如图6-18所示，已知轴的直径d=35mm，键的尺寸b?h?l?10mm?8mm?60mm，传递的力矩M?m。键材料为45钢，许用切应力?=60MPa，许用挤压应力?bs=100MPa。带轮材料为铸铁，许用挤压应力?
10、bs=53MPa。试校核键联接的强度。图6-18题6-7图6-8车床的传动光杆装有安全联轴器，如图619所示。当超过一定载荷时，安全销即被剪断。已知安全销的平均直径为5mm，材料为45钢，其抗剪强度极限?0=370MPa，求安全联轴器所能传递的最大力偶矩。第三节挤压的实用计算机械中的联接件如螺栓、销钉、键、铆钉等，在承受剪切的同时，还将在联接件和被联接件的接触面上相互压紧，这种现象称为挤压。如图6-1所示的联接件中，螺栓的左侧园柱面在上半部分与钢板相互压紧，而螺栓的右侧园柱面在下半部分与钢板相互挤压。其中相互压紧的接触面称为挤压面，挤压面的面积用Abs表示。一、挤压应力通常把作用于接触面上的压
11、力称为挤压力，用bs表示。而挤压面上的压强称为挤压应力，用?bs表示。挤压应力与压缩应力不同，压缩应力分布在整个构件内部，且在横截面上均匀分布；而挤压应力则只分布于两构件相互接触的局部区域，在挤压面上的分布也比较复杂。像切应力的实用计算一样，在工程实际中也采用实用计算方法来计算挤压应力。即假定在挤压面上应力是均匀分布的，则:F?bs?FbsAbsAbs?(6-5)挤压面面积Abs的计算要根据接触面的情况而定。当接触面为平面时，如图6-2中所示的键联接，其接触面面积为挤压面面积，即hl2；当接触图6-9挤压面积的计算面为近似半圆柱侧面时，如图6-1中所示的螺栓联接，钢板与螺栓之间挤压应力的分布情
12、况如图6-9b所示，圆柱形接触面中点的挤压应力最大。若以圆柱面的正投影作为挤压面积，计算而得的挤压应力，与接触面上的实际最大应力大致相等。故对于螺栓、销钉、铆钉等圆柱形联接件的挤压面积计算公式为bs，d为螺栓的直径，t为钢板的厚度。二、挤压的强度条件在工程实际中，往往由于挤压破坏使联接松动而不能正常工作，如图6-10a所示的螺栓A?dt图6-10螺栓表面和钢板圆孔受挤压联接，钢板的圆孔可能被挤压成如图6-10b所示的长圆孔，或螺栓的表面被压溃。因此，除了进行剪切强度计算外，还要进行挤压强度计算。挤压强度条件为?bs?Fbs?bsAbs(6-6)式中的?bs为材料的许用挤压应力，可以从有关设计手
13、册中查得。对于钢材，也可以按如下的经验公式确定：?bs=?式中的?为材料的许用压应力。必须注意：如果两个相互挤压构件的材料不同，则必需对材料挤压强度小的构件进行计算。例6-3如图6-11a所示，起重机吊钩用销钉联接。已知吊钩的钢板厚度t=24mm,吊起的最大重量为F=100kN，销钉材料的许用切应力=60MPa，许用挤压应力?bs=180MPa，试设计销钉直径。图6-11例6-3图解(1)取销钉为研究对象，画出受力图如图6-11b所示。用截面法求剪切面上的剪力，受力图如图6-11c所示，根据力在垂直方向的平衡条件，得剪切面上剪力FQ的大小为:F2=50kN2FQ?dA?A?4，(2)按照剪切的
14、强度条件即公式，得。圆截面销钉的面积为FQ?所以:4?50?103d?m?60?10F?F，挤压面积Abs?A，按挤压(3)销钉的挤压应力各处均相同，其中挤压力bs4A的强度条件公式得:4FQAbs?dt?所以:Fbs?bs100?103d?m?bst180?106?24?10?3为了保证销钉安全工作，必须同时满足剪切和挤压强度条件，应取d?。F例6-4有一铆钉接头如图6-12a所示，已知拉力F=100kN。铆钉直径d=16mm，钢板厚度t=20mm,t1=12mm。铆钉和钢板的许用应力?=160MPa,=140MPa,?bs=320MPa。试确定所需铆钉的个数n及钢板的宽度b。图6-12例6-4图解(1)按剪切强度条件计算铆钉的个数n由于铆钉左右对称，故可取一边进行分析。现取左半边，假设左半边需要n1个铆钉，则每个铆钉的受力图如图6-12b所示，按剪切强度条件公式可得:?Fn12?44F4?100?103n1?d?2?140?10取整得n1?2，故共需铆钉数n?2n1?4。
