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1、汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础任务任务2、2 剪切与挤压的分析剪切与挤压的分析 【任务描述】 汽车拖车挂钩中的螺栓、汽车中轴与齿轮平键连接等在工作过程中处于怎样的受力状态，分别承受哪种力的作用？它们是如何保证安全工作的？ 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础【学习目标】1.描述剪切和挤压的受力特点和变形特点；2.知道剪切和挤压变形的内力剪力、挤压力的概念 ；3.能够用截面法计算剪切和挤压变形的内力；4.知道剪切和挤压应力的概念及计算；5.学会正确判断和计算剪切面和挤压面。4.能够进行连接件中的强度计算。 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础【知识准备】
2、 2.2.1剪切变形和挤压变形 工程机械中经常见到一些零件用连接件来传递动力，如图2-26所示铆钉联接简图，如图2-27所示拖车挂钩中的螺栓连接，它们均受到剪力的作用。作用在连接件上的外力使铆钉、螺栓在两块钢板之间发生错动，连接铆钉、螺栓会发生剪切变形，同时在外力的作用范围内会产生挤压变形，若外力超过一定限度，构件将会被剪断或由于挤压面严重变形而导致连接松动，使结构不能正常工作。 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础图2-26 铆钉链接简图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础图2-27 汽车拖车挂 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础 1. 剪切变形剪切变
3、形 受力特点：构件承受一对大小相等、方向相反、作用线平行且相距很近的外力作用。变形特点：构件在两个力作用线间的截面发生相对错动。构件的这种变形称为剪切变形，发生相对错动的截面称为剪切面。FFFF汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础2. 挤压变形挤压变形 机械中的联接件，如螺栓、键、销、铆钉等，在受剪切作用的同时，在联接件和被联接件接触面上互相压紧，产生局部压陷变形，甚至压溃破坏，这种现象称为挤压挤压。零件上产生挤压变形的表面称为挤压面。挤压面上的压力称为挤压力，用Fjy 表示。如图2-28。 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础图2-28 挤压的概念 汽车机械基础汽车机
4、械基础汽车机械基础汽车机械基础2.2.2 剪切与挤压的内力分析与应力分析剪切与挤压的内力分析与应力分析 剪切面上分布内力的合力称为剪力剪力，用FQ表示 。求剪力剪力的方法截面法。截面法。剪力在剪切面上的分布集度称为剪应力剪应力，用符号表示。如图2-29 。说明：剪力在剪切面上的分布是不均匀的，工程上常采用假定实用计算，即假定剪力是均匀分布的，这样的假设既简化了计算同时也可以满足工程实际的需要。 (2-15) 故剪应力为： 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础图2-29 剪切内力与应力分析 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础挤压面上的压力称为挤压力挤压力，用Fjy表示。
5、挤压面上的压强称为挤压应力挤压应力，用 表示。说明：必须指出，挤压应力不同于压缩应力，挤压应力是分布在构件接触表面上的压强，当挤压应力较大时，挤压面附近区域将发生显著的塑性变形而被压溃。挤压应力在接触处分布也是不均匀的，同剪应力一样，工程上也采用假定实用计算。 (2-16) 故挤压应力为 : 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础图2-30 挤压应力分析 铆钉、销钉、螺栓等的挤压面为半圆柱面，实际上 最大挤压力发生圆柱形接触面的中点。计算时以圆柱面正投影的面积作为挤压面积，该平面的面积td就是挤压面的计算面积。汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础2.2.3 剪切与挤压强度
6、计算 1.剪切强度计算 要保证剪切变形构件工作时的安全可靠，工作时的剪应力不应该超过材料的许用剪应力。许用剪应力可从相关机械设计手册中查得。剪切强度条件可用下式表示 (2-17) 运用剪切强度条件可以解决三类问题，即强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷。 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础2.2.3 剪切与挤压强度计算 2.挤压强度条件 为使构件不发生挤压破坏，挤压面上的挤压应力印，不能超过材料的许用挤压应力 ，许用挤压应力也可以从相关机械设计手册中查得。 挤压强度条件可表示为 (2-18) 运用挤压强度条件同样可以解决三类问题，即强度校核、设计截面尺寸和确定许可载荷。 汽车机械
7、基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础 3.举例说明 案例案例2-6 如图2-31 (a)所示齿轮与轴用平键连接，已知轴的直径d=50mm，键的尺寸bh=16mm lOmm，传递的力矩为M= 600Nm，键的许用剪应力 =60MPa;许用挤压应力 =IOOMPa，试求键的长度L。 图2-31 例2-6图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础解： (1)计算键所受外力F。取轴和键为研究对象，受力如图2-31(b)所示，对轴心取矩，列静力学平衡方程，有 得 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础图2-31 例2-6图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础(2)按挤压强度条件求键长L。键受力图如图2-31(d)所示，挤压力为Fjy=F= 24kN，挤压面面积为Sjy=h/2L，根据挤压强度公式 可得： 取键长L=50mm。 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础(3)校核键的抗剪强度。 键的下半部分受力如图2-31(e)所示，剪切面积为 可得： 剪力 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础【任务实施】 1）汽车拖车挂钩中的销钉联接如图2-32a。已知挂钩厚度t=8 mm，销钉材料的=60 MPa，jy=200 MPa，汽车的牵引力F=15 kN，试选择销钉的直径。（注：挂钩与销钉材料相同。）图2-32 汽车拖车挂钩中的销钉
