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1、秦飞秦飞秦飞秦飞 编著编著编著编著 材料力学材料力学材料力学材料力学第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算 Practical Calculation of Connection Strength秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算2本章主要内容本章主要内容o4.1 连接件的形式接件的形式o4.2 剪切剪切强强度度实用用计算算o4.3 挤压强强度度实用用计算算秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算34.1 连接件的形式接件的形式 铆钉连接接 主主要要用用于于板板的的连连接接铆钉连
2、接是将一端带有预制钉头的铆钉插入被连接构件的铆钉连接是将一端带有预制钉头的铆钉插入被连接构件的钉孔中，利用铆钉枪或压铆机将另一端压为封闭钉头，将钉孔中，利用铆钉枪或压铆机将另一端压为封闭钉头，将被连接件连接在一起。被连接件连接在一起。秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算44.1 连接件的形式连接件的形式 螺栓连接螺栓连接 主要用于连接可拆装的结构主要用于连接可拆装的结构用四个螺栓连用四个螺栓连接法兰接法兰, ,从而从而将两个旋转轴将两个旋转轴连接在一起连接在一起秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实
3、用计算54.1 连接件的形式连接件的形式 焊焊 接接 主要用于钢结构的连接主要用于钢结构的连接焊接是钢结构采用的主要连接焊接是钢结构采用的主要连接方式。它的优点方式。它的优点: :简单简单, ,效率高。效率高。焊缝焊缝秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算64.1 连接件的形式连接件的形式 榫齿连接榫齿连接 主主要要用用于于木木结结构构的的连连接接木结构中常采用木结构中常采用榫齿连接，榫齿榫齿连接，榫齿连接有平齿、单连接有平齿、单齿和双齿连接三齿和双齿连接三种。种。秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的
4、实用计算74.1 连接件的形式连接件的形式 键连接键连接主要用于传动轴的连接主要用于传动轴的连接键键秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算84.1 连接件的形式连接件的形式 销轴连接销轴连接 主要用于轴和轴套之间的连接主要用于轴和轴套之间的连接秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算94.1 连接件的形式连接件的形式 粘粘 接接 粘接是简便的连接形式之一粘接是简便的连接形式之一为了使粘接面加大，常用斜截面粘接，粘接面为了使粘接面加大，常用斜截面粘接，粘接面上强度校核以切应力为主。上强度校核以切应力
5、为主。秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算104.1 连接件的形式连接件的形式 剪切、挤压实例剪切、挤压实例螺栓主要承受剪切和挤压螺栓主要承受剪切和挤压变形。变形。失效形式：失效形式：1.1.剪切面剪切面- -剪断剪断2.2.挤压面挤压面- -严重塑性变形严重塑性变形秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算114.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 两块钢板通过铆钉连接，在外力作用下，铆钉的截面两块钢板通过铆钉连接，在外力作用下，铆钉的截面m-n将发生相对错动，称为剪切面。将发生相对错动，称为剪切
6、面。 在剪切面上与截面相切的内力，称为剪力在剪切面上与截面相切的内力，称为剪力, ,用用 表示表示在剪切面上，假设切应力均匀分布，得到在剪切面上，假设切应力均匀分布，得到剪切面面积剪切面面积剪切面剪切面名义切应力名义切应力秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算124.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 剪切剪切强强度条件度条件剪切破坏试验测得剪切破坏试验测得许用切应力许用切应力安全因数安全因数safety factor）故，剪切强度条件为故，剪切强度条件为 秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算1
7、34.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 例例题4-1为使使压力机在超力机在超过最大最大压力力F=160kN作用作用时，重要机件不，重要机件不发生破坏，在生破坏，在压力机冲力机冲头内装有保内装有保险器器压塌塌块），如），如图。知知 ：试确定保确定保险器的尺寸器的尺寸的大小。的大小。秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算14解：为了保障压力机安全运行，应使保险器达到最大冲压解：为了保障压力机安全运行，应使保险器达到最大冲压力时即破坏。力时即破坏。4.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 例例题4-1这种利用剪断保险器以保障主机安全运行的安全装置，在这种
8、利用剪断保险器以保障主机安全运行的安全装置，在压力容器、电力输送及生活中的高压锅等均可以见到。压力容器、电力输送及生活中的高压锅等均可以见到。秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算15由法兰和四个螺栓组成的联轴器，四个螺栓均匀布置在圆由法兰和四个螺栓组成的联轴器，四个螺栓均匀布置在圆周上，试确定最大许用扭矩周上，试确定最大许用扭矩T0T0。 4.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 例例题4-2知：知：d=150mm D=20mm =100MPa秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算16解：解：设螺
9、栓横截面面螺栓横截面面积为A，由，由平衡条件：平衡条件：当螺栓剪切面上切应力达到许用切应力当螺栓剪切面上切应力达到许用切应力时，对应的扭矩就是许用扭矩。因而时，对应的扭矩就是许用扭矩。因而得得4.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 例例题4-2秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算17用于仪器设备的支撑垫，两层钢板之间粘连厚度为用于仪器设备的支撑垫，两层钢板之间粘连厚度为h h弹性橡弹性橡胶材料。试推导小变形条件下橡胶层平均切应力的计算公胶材料。试推导小变形条件下橡胶层平均切应力的计算公式以及钢板的水平位移。式以及钢板的水平位移。 4.2 剪切剪
10、切强强度度实用用计算算 例例题4-3设：钢板承受剪力板承受剪力FS橡胶剪切橡胶剪切弹性模性模量量为G钢板钢板钢板钢板橡胶橡胶秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算18解：橡胶层任一水平截面上的切应力的合力与作用在钢板解：橡胶层任一水平截面上的切应力的合力与作用在钢板上的剪力上的剪力 FS FS 平衡，有平衡，有由剪切胡克定律，橡胶层的切应由剪切胡克定律，橡胶层的切应变为变为小变形条件下，钢板的水平位移为小变形条件下，钢板的水平位移为 4.2 剪切剪切强强度度实用用计算算 例例题4-3考虑：实际上，橡胶任一考虑：实际上，橡胶任一水平截面上切应力是
11、否均水平截面上切应力是否均匀分布？为什么？匀分布？为什么？秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算194.3 挤压强强度度实用用计算算连连接接件件与与被被连连接接件件在在互互相相传传递递力力时时，接接触触表表面面是是相相互互压压紧紧的的，接接触触表表面面上上的的总总压压紧紧力力称称为为挤挤压压力力，用用Fbs表表示示；相相应应的的应应力称为挤压应力力称为挤压应力(bearing stress)，用，用bs表示表示 。秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算20n 工程上在确定挤压面时采用简化算法工程
12、上在确定挤压面时采用简化算法 铆钉、销轴、螺栓连接铆钉、销轴、螺栓连接 键连接和榫齿连接键连接和榫齿连接Abs取取为实际接触面在直径平面接触面在直径平面上的正投影面上的正投影面积。Abs取取为实际挤压面面积。4.3 挤压强强度度实用用计算算Abs称称为计算算挤压面面积秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算21挤压强度条件挤压强度条件-名义挤压应力名义挤压应力 对于钢材等塑性材料对于钢材等塑性材料 4.3 挤压强强度度实用用计算算假定挤压应力在计算挤压面上均匀分布，于是假定挤压应力在计算挤压面上均匀分布，于是秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第
13、第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算224.3 挤压强强度度实用用计算算 例例题4-4特制扳手用于扭特制扳手用于扭动圆轴，轴的直径的直径为d。轴和扳手之和扳手之间用一用一键块连接，接，键长度度为c，横截面，横截面为bb的正方形，的正方形，键块键入深度入深度为b/2。现在扳在扳手上距手上距轴心心为L的位置施加的位置施加力力P，试推推导键中名中名义挤压应力和平均切力和平均切应力的力的计算公算公式。式。 秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算23解：分析扳手的受力，对轴心列力矩平衡方程，得解：分析扳手的受力，对轴心列力矩平衡方程，得键的
14、挤压应力和剪切应力分别为键的挤压应力和剪切应力分别为即即分析键的受力可知：分析键的受力可知：4.3 挤压强强度度实用用计算算 例例题4-4秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算244.3 挤压强强度度实用用计算算 例例题4-5两块钢板用直径两块钢板用直径d=20mmd=20mm铆钉搭接。采用两种搭接形式，试计铆钉搭接。采用两种搭接形式，试计算所需的铆钉数，并从强度角度比较两种搭接形式的优劣，算所需的铆钉数，并从强度角度比较两种搭接形式的优劣，校核板的拉伸强度。知：校核板的拉伸强度。知： 两钢板尺寸相同两钢板尺寸相同 厚度厚度=10mm宽度度b=
15、120mm秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算25解：（解：（1按剪切强度条件确定铆钉数按剪切强度条件确定铆钉数（2按挤压强度条件确定铆钉数按挤压强度条件确定铆钉数 两者取大两者取大值，最后确定，最后确定铆钉数数n=4。 4.3 挤压强强度度实用用计算算 例例题4-5秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算264.3 挤压强强度度实用用计算算 例例题4-5（3钢板拉伸强度校核钢板拉伸强度校核不满足钢板拉伸强度要求不满足钢板拉伸强度要求 1-1截面截面为危危险截面，拉截面，拉应力力为 ：方案方案1：画出：画出钢板板轴力力图，可知：，可知：秦飞秦飞 编著编著材料力学材料力学 第第4章章 连接件强度的实用计算连接件强度的实用计算274.3 挤压强强度度实用用计算算 例例题4-5满足钢板拉伸强度要求。满足钢板拉伸强度要求。 分别计算分别计算1-11-1截面、截面、 2-2 2-2截面上的截面上的拉应力为拉应力为 方案方案2：画出：画出钢板板轴力力图为什么方案什么方案2的排列方式更好？的排列方式更好？
