项目2任务2.ppt

任务2、2 剪切与挤压的分析 【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。 【知识准备】 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。 1. 剪切变形 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。 2.2.3 剪切与挤压强度计算 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 2.2.3 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 3.举例说明 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b×h=16mm× lOmm，传递的力矩为M= 600N．m，键的许用剪应力 =60MPa;许用挤压应力 =IOOMPa，试求键的长度L。 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 (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/2×L， 根据挤压强度公式 (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 【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。） 汽车机械基础 【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？ 图2-26 铆钉链接简图 图2-27 汽车拖车挂 F F F F 2. 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。 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。 图2-28 挤压的概念 2.2.2 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，用FQ表示 。 求剪力的方法——截面法。 剪力在剪切面上的分布集度称为剪应力，用符号τ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： 图2-29 剪切内力与应力分析 挤压面上的压力称为挤压力，用Fjy表示。 挤压面上的压强称为挤压应力，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 : 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。 (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。 (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。 图2-31 例2-6图 得 图2-31 例2-6图 可得： 取键长L=50mm。 可得： 剪力 图2-32 汽车拖车挂钩