材料力學(xué) 教學(xué)課件 作者 顧曉勤 等 第03章 剪切第3節(jié) 擠壓的實(shí)用計算.ppt

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1、擠壓：機(jī)械中的聯(lián)接件如螺栓、銷釘、鍵、鉚釘?shù)龋诔惺芗羟械耐瑫r，還將在聯(lián)接件和被聯(lián)接件的接觸面上相互壓緊，這種現(xiàn)象稱為擠壓。FF擠壓的概念擠壓面：如圖所示的聯(lián)接件中，螺栓的左側(cè)園柱面在下半部分與鋼板相互壓緊，而螺栓的右側(cè)園柱面在上半部分與鋼板相互擠壓。其中相互壓緊的接觸面稱為擠壓面，擠壓面的面積用Abs表示。失效：動畫中銷釘受擠壓的一側(cè)可能會因過大的塑性變形而被壓皺，釘孔因而不能保持圓形，導(dǎo)致聯(lián)結(jié)松動，使構(gòu)件喪失正常工作能力。FFFF一、擠壓應(yīng)力擠壓力：通常把作用于接觸面上的壓力稱為擠壓力，用表示。擠壓應(yīng)力：擠壓面上的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用表示。注意擠壓應(yīng)力與壓縮應(yīng)力的區(qū)別壓縮應(yīng)力分布在整個構(gòu)件

2、內(nèi)部，且在橫截面上均勻分布。擠壓應(yīng)力則只分布于兩構(gòu)件相互接觸的局部區(qū)域，在擠壓面上的分布也比較復(fù)雜。均勻分布假設(shè)：與切應(yīng)力的實(shí)用計算一樣，在工程實(shí)際中也采用實(shí)用計算方法來計算擠壓應(yīng)力。即假定在擠壓面上應(yīng)力是均勻分布的，擠壓應(yīng)力在有效擠壓面上均勻分布。則有擠壓應(yīng)力式中：Abs——擠壓面面積。注意擠壓面面積Abs的計算要根據(jù)接觸面的具體情況來確定！擠壓面面積Abs的確定方法當(dāng)接觸面為平面時，如鍵聯(lián)接，其接觸面面積即為擠壓面面積，即：FF當(dāng)接觸面為近似半園柱側(cè)面時，園柱形接觸面中點(diǎn)的擠壓應(yīng)力最大。若以園柱面的正投影作為擠壓面積，計算而得的擠壓應(yīng)力，與接觸面上的實(shí)際最大應(yīng)力大致相等。當(dāng)接觸面為近似半園

3、柱側(cè)面時（例如螺栓、銷釘?shù)嚷?lián)接），以園柱面的正投影作為擠壓面積。擠壓面積二、擠壓的強(qiáng)度條件如圖所示的螺栓聯(lián)接，鋼板的圓孔可能被擠壓成長圓孔，或螺栓的表面被壓潰。因此，除了進(jìn)行剪切強(qiáng)度計算外，還要進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計算。其強(qiáng)度條件為式中：[?bs]—材料的許用擠壓應(yīng)力，單位Pa或MPa。式中：[?bs]—材料的許用擠壓應(yīng)力，單位Pa或MPa。擠壓的強(qiáng)度條件注意如果兩個相互擠壓構(gòu)件的材料不同時，則必需對材料擠壓強(qiáng)度小的構(gòu)件進(jìn)行計算。其中：[??]—材料的許用壓應(yīng)力。例3-3如圖示的起重機(jī)吊鉤，用銷釘聯(lián)接。已知吊鉤的鋼板厚度t=24mm，吊起時所能承受的最大載荷F=100kN，銷釘材料的許用切應(yīng)力[?]=

4、60MPa，許用擠壓應(yīng)力[?bs]=180MPa，試設(shè)計銷釘直徑。解：1）取銷釘為研究對象，畫受力圖。用截面法求剪力2）按照剪切的強(qiáng)度條件設(shè)計銷釘直徑圓截面銷釘?shù)拿娣e為3）設(shè)銷釘?shù)臄D壓應(yīng)力各處均相同，按擠壓的強(qiáng)度條件設(shè)計銷釘直徑為了保證銷釘安全工作，必須同時滿足剪切和擠壓強(qiáng)度條件，應(yīng)取d>32.6mm。擠壓力擠壓面積結(jié)論例3-4一鉚接頭如圖所示，已知拉力F=100kN，鉚釘直徑d=16mm，鋼板厚度t=20mm，t1=12mm，鉚釘和鋼板的許用應(yīng)力為[?]=160MPa；許用切應(yīng)力為[?]=140MPa，許用擠壓應(yīng)力為[?bs]=320MPa，試確定所需鉚釘?shù)膫€數(shù)n及鋼板的寬度b。解：1）按剪

5、切的強(qiáng)度條件設(shè)計鉚釘?shù)膫€數(shù)n因鉚釘左右對稱，故可取左半邊計算所需鉚釘個數(shù)n1，每個鉚釘?shù)氖芰θ鐖D所示，按剪切強(qiáng)度條件有取整得n1=2，故共需鉚釘數(shù)n=2n1=4。2）校核擠壓強(qiáng)度上下副板厚度之和為2t1，中間主板厚度t<2t1，故主板與鉚釘間的擠壓應(yīng)力較大。按擠壓強(qiáng)度得擠壓強(qiáng)度足夠3）計算鋼板寬度b鋼板寬度要根據(jù)抗拉強(qiáng)度確定，由t<2t1可知主板抗拉強(qiáng)度較低，其受力情況如圖所示，由軸力圖可知截面I-I為危險截面。按拉伸強(qiáng)度條件得ⅠⅠ取b=48mm例3-5某數(shù)控機(jī)床電動機(jī)軸與皮帶輪用平鍵聯(lián)接如圖示。已知軸的直徑d=50mm，平鍵尺寸b?h?L=16mm?10mm?50mm，所傳遞的扭矩M=600

6、N?m，鍵材料為45號鋼，其許用切應(yīng)力為[?]=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為[?bs]=100MPa。試校核鍵的強(qiáng)度。解：1）計算作用于鍵上的力取軸和鍵一起為研究對象，進(jìn)行受力分析如圖FF3）校核鍵的擠壓強(qiáng)度2）校核鍵的剪切強(qiáng)度綜述，鍵的強(qiáng)度足夠。剪切面積擠壓面積剪切強(qiáng)度足夠擠壓強(qiáng)度足夠注意：若題目改為校核鍵連接的強(qiáng)度，且輪轂材料為鑄鐵時，應(yīng)依鑄鐵的許用擠壓應(yīng)力作核算的根據(jù)！