F FF F第三章第三章 剪切剪切 （（连接件强度实用计算）连接件强度实用计算） 一、连接件一、连接件 铆钉、键、螺栓、销钉等起铆钉、键、螺栓、销钉等起 到连接作用的构件到连接作用的构件 F FF F连接件连接件 F FF F连接件连接件 连接件连接件F 连接件连接件FFFFS键键轴轴轮轮 连接件连接件联轴节联轴节 连接件连接件FFF销钉销钉销钉销钉 FF连接件连接件 连接件连接件FF木接头木接头焊缝焊缝 二、连接件强度计算的范围二、连接件强度计算的范围1.连接件：销钉，螺栓等连接件：销钉，螺栓等2.构件靠近连接件附近的区域构件靠近连接件附近的区域 F F 三、连接件的失效形式三、连接件的失效形式1.剪断剪断( 连接件连接件)剪切面剪切面剪切面剪切面剪力剪力剪力剪力F F F FF F剪断剪断( 连接件连接件) 2.挤压挤压 （连接件与被连接件）（连接件与被连接件） 3.拉断拉断（被连接件）（被连接件）F FF F挤压面挤压面挤压面挤压面 F FF F连接件的失效形式连接件的失效形式1 1. . 剪断剪断剪断剪断 ( ( 连接件连接件连接件连接件) )2. 挤压破坏挤压破坏挤压破坏挤压破坏（连接件与被连接件）（连接件与被连接件）（连接件与被连接件）（连接件与被连接件）3. 拉断拉断拉断拉断（被连接件）（被连接件）（被连接件）（被连接件）F FF F 四、实用强度计算原理四、实用强度计算原理假定计算假定计算 1. 假定破坏面上应力均匀分布假定破坏面上应力均匀分布;2. 模拟实验结果按假定的应力分布模拟实验结果按假定的应力分布 确定许用应力。
确定许用应力 FF五、剪切强度实用计算五、剪切强度实用计算1. 1. 受力特点：受力特点：受力特点：受力特点： 外力等值、反向、作用线相距很近；外力等值、反向、作用线相距很近；外力等值、反向、作用线相距很近；外力等值、反向、作用线相距很近；3. 3.内力：内力：内力：内力：剪力剪力剪力剪力F FS S （（（（可用平衡条件求出）可用平衡条件求出）可用平衡条件求出）可用平衡条件求出）2. 2.变形特点：变形特点：变形特点：变形特点： 剪切面两侧相对错动剪切面两侧相对错动剪切面两侧相对错动剪切面两侧相对错动剪切面剪切面剪切面剪切面FFS F FF F剪切剪切剪切面剪切面剪切面剪切面 4. 强度条件强度条件1）剪力的计算）剪力的计算剪切面的数目剪切面的数目平衡条件平衡条件F FF F一个剪切面一个剪切面一个剪切面一个剪切面F FF FS SFS = FF FS S F FF FF FS S = =两个剪切面两个剪切面两个剪切面两个剪切面F FS SF FS S 强度条件强度条件F FF FS SF FS SF FS SF F假设切应力均匀分布假设切应力均匀分布 剪切强度条件剪切强度条件F FF FS SF FS SF FS SF F假设切应力均匀分布假设切应力均匀分布2）应力计算）应力计算 式中式中 FS S —— —— 剪力剪力剪力剪力 τ τ —— —— 切应力，方向同切应力，方向同切应力，方向同切应力，方向同FS S A As s—— —— 剪切面面积剪切面面积剪切面面积剪切面面积 τ τb b————剪断时剪切面上平均切应力剪断时剪切面上平均切应力剪断时剪切面上平均切应力剪断时剪切面上平均切应力 n nb b————安全系数安全系数安全系数安全系数〔〔〔〔 τ τ 〕〕〕〕= = （（（（0. 6 0. 6 ～～～～0. 8 0. 8 ））））〔〔〔〔 σ σ 〕〕〕〕 铆钉钢铆钉钢铆钉钢铆钉钢 F FF F挤压面挤压面挤压面挤压面六、挤压强度实用计算六、挤压强度实用计算 1 1 1 1 挤压现象挤压现象挤压现象挤压现象 连接件与被连接件接触面相互压紧的现象。
连接件与被连接件接触面相互压紧的现象连接件与被连接件接触面相互压紧的现象连接件与被连接件接触面相互压紧的现象 2.挤压应力分布特点挤压应力分布特点 ⑴⑴⑴⑴ 垂直于挤压面（接触面）；垂直于挤压面（接触面）；垂直于挤压面（接触面）；垂直于挤压面（接触面）； ⑵⑵⑵⑵ 分布不均匀分布不均匀分布不均匀分布不均匀铆钉挤压应力铆钉挤压应力铆钉挤压应力铆钉挤压应力孔边挤压应力孔边挤压应力孔边挤压应力孔边挤压应力σbsσbs δ δd d3.计算计算 挤压面挤压面 实际挤压面在垂直于挤压力平面上的投影实际挤压面在垂直于挤压力平面上的投影Abs= δd实际挤压面实际挤压面实际挤压面实际挤压面计算挤压面计算挤压面计算挤压面计算挤压面A Absbs 4. 挤压强度条件挤压强度条件A Absbsσbs 式中：式中： σbs—最大挤压应力最大挤压应力 Fbs—挤压力，按静力学条件计算挤压力，按静力学条件计算 Abs—计算挤压面面积计算挤压面面积 〔〔σbs〕〕—许用挤压应力许用挤压应力 〔〔σbs〕〕= （（1.7～～2））〔〔σ〕〕 钢材钢材 例题例题1 1 2.5m2.5m3 3挖掘机减挖掘机减挖掘机减挖掘机减 速速速速 器上的齿轮与轴通过平键连接，器上的齿轮与轴通过平键连接，器上的齿轮与轴通过平键连接，器上的齿轮与轴通过平键连接，已知键受力已知键受力已知键受力已知键受力 F F = 12.1kN, = 12.1kN, 键的尺寸为宽键的尺寸为宽键的尺寸为宽键的尺寸为宽 b b = 28 = 28 ㎜㎜㎜㎜, , 高高高高 h h = 16 = 16 ㎜㎜㎜㎜, ,长长长长 l l2 2= 70 = 70 ㎜㎜㎜㎜, , 键的圆头半径键的圆头半径键的圆头半径键的圆头半径 R R =14 =14 ㎜㎜㎜㎜, , 许用切许用切许用切许用切应力为应力为应力为应力为[ [τ τ]=87 ]=87 MPaMPa, , 许用挤压应力许用挤压应力许用挤压应力许用挤压应力 [ [σ σbsbs] =100 ] =100 MPaMPa, , 校核键连接强度。
校核键连接强度校核键连接强度校核键连接强度l1l2Rbh 解解解解: : ⑴⑴⑴⑴ 校核剪切强度校核剪切强度校核剪切强度校核剪切强度 F FS S = = F F = 12.1 = 12.1 kNkN A As s = = b b ( ( l l2 2－－－－2 2R R ) = 28×(70 ) = 28×(70－－－－2×14)2×14) = 1176 = 1176 ㎜㎜㎜㎜2 2hA AS SF F剪切强度满足剪切强度满足剪切强度满足剪切强度满足 ⑵⑵校核挤压强度校核挤压强度 F Fbsbs = = F F = 12.1 = 12.1 kNkN h挤压强度满足挤压强度满足 例题例题2 2 已知：冲床已知：冲床已知：冲床已知：冲床 F Fmaxmax = 400 = 400 kNkN , , 冲头冲头冲头冲头 [σ][σ] = 400 = 400 MPaMPa , , 钢板的钢板的钢板的钢板的 τ τb b =360 =360 MPaMPa 求：冲头最小直径求：冲头最小直径求：冲头最小直径求：冲头最小直径 d d 和和和和 钢板最大厚度钢板最大厚度钢板最大厚度钢板最大厚度 t t 解解解解: : 1. 1. 按冲头压缩强度按冲头压缩强度按冲头压缩强度按冲头压缩强度d≥d= 34 mmF FF Ftdττττ 2. 按钢板剪切强度按钢板剪切强度 t ≤= 10.4 mmF FF Ftdττττ 螺栓连接接头，受拉力螺栓连接接头，受拉力F作用。
已知：作用已知：F=100kN，，钢板厚钢板厚δ=8mm，宽，宽b=100mm，螺栓直径，螺栓直径d=16mm螺栓许用切应力螺栓许用切应力[τ]=145MPa，，[σbs]=340MPa，钢板，钢板许用应力许用应力[σ]=170MPa试校核该接头的强度试校核该接头的强度 （（1）螺栓的剪切强度校核）螺栓的剪切强度校核假定每个螺栓所受的剪力相同，则每个剪切面上假定每个螺栓所受的剪力相同，则每个剪切面上的剪力为的剪力为SSSsS （（2）螺杆同板之间的挤压强度校核）螺杆同板之间的挤压强度校核每个螺栓所受到的挤压力大小等于每个螺栓所受到的挤压力大小等于 （（3）板的抗拉强度校核）板的抗拉强度校核先沿第一排孔的中心线稍偏右将板截开先沿第一排孔的中心线稍偏右将板截开 1 （（3）板的抗拉强度校核）板的抗拉强度校核先沿第二排孔的中心线稍偏右将板截开先沿第二排孔的中心线稍偏右将板截开 S2 思考思考指出图中接头剪切面和计算挤压面指出图中接头剪切面和计算挤压面 剪切面剪切面As=? 计算挤压面计算挤压面Abs=?hbcllAs=blAbs=bc 剪切面剪切面FF剪切面与外力平行剪切面与外力平行挤压面与外力垂直挤压面与外力垂直 作业作业3 - 4 3-6 。