第八章连接件计算ppt课件

1、8-5 8-5 连接件的实用计算法连接件的实用计算法以螺栓以螺栓( (或铆钉或铆钉) )连接为例，连接为例， 螺栓破坏实验表明螺栓破坏实验表明, ,连接处的破坏可能性有三种：连接处的破坏可能性有三种：FFFF(1)(1)螺栓在两侧与钢板接触面的压力螺栓在两侧与钢板接触面的压力F F作用下，将沿作用下，将沿m-mm-m截面被剪断；截面被剪断；(2)(2)螺栓与钢板在相互接触面上因挤压而使连接松动；螺栓与钢板在相互接触面上因挤压而使连接松动；(3)(3)钢板在受螺栓孔削弱的截面处被拉断。钢板在受螺栓孔削弱的截面处被拉断。其他的连接也都有类似的破坏可能性。其他的连接也都有类似的破坏可能性。FFmm

2、在局部面积上的受压称为挤压或承压。相当复杂的问题。 工程上对螺栓连接的强度计算，均采用直接实验为依据的实用计算。一、剪切的实用计算一、剪切的实用计算 1.1.剪切的工程实例剪切的工程实例铆钉连接铆钉连接螺栓连接螺栓连接销轴连接销轴连接平键连接平键连接焊接连接焊接连接榫连接榫连接FF* *受力特征：受力特征：杆件受到两个大小相等，方杆件受到两个大小相等，方向相反、作用线垂直于杆的向相反、作用线垂直于杆的轴线并且相互平行且相距很轴线并且相互平行且相距很近的力的作用。近的力的作用。* *变形特征：变形特征：杆件沿两力之间的截面发生错动，直至破坏小矩形杆件沿两力之间的截面发生错动，直至破坏小矩形 ）。

3、）。剪切面剪切面剪切面：发生错动的面。剪切面：发生错动的面。一个剪切面一个剪切面sF有一个剪切面的杆件，如铆钉。有一个剪切面的杆件，如铆钉。 双剪：有两个剪切面的杆件，如螺栓。双剪：有两个剪切面的杆件，如螺栓。F/2F/2F求应力切应力）：求应力切应力）：* *实用计算方法：根据构件破坏的可能性，以直接试验实用计算方法：根据构件破坏的可能性，以直接试验为基础，以较为近似的名义应力公式进行构件的强度计为基础，以较为近似的名义应力公式进行构件的强度计算。算。名义切应力：假设切应力在整个剪切面上均匀分布。名义切应力：假设切应力在整个剪切面上均匀分布。sAFs剪切强度条件：剪切强度条件：名义许用切应力

4、名义许用切应力1 1、选择截面尺寸、选择截面尺寸; ;2 2、确定最大许可载荷，、确定最大许可载荷，3 3、强度校核。、强度校核。可解决三类问题：可解决三类问题：在假定的前提下进行在假定的前提下进行实物或模型实验，确实物或模型实验，确定许用应力。可在有定许用应力。可在有关的设计规范中查到，关的设计规范中查到，它与钢材在纯剪应力它与钢材在纯剪应力状态时的许用切应力状态时的许用切应力显然是不同的。显然是不同的。 SSAFdt冲头冲头钢板钢板冲模冲模图示冲床的最大冲压力为图示冲床的最大冲压力为400KN，被冲剪钢板的剪切极，被冲剪钢板的剪切极限限 应力为应力为 ,试求此冲床所能冲剪钢板的试求此冲床所

5、能冲剪钢板的最大厚度最大厚度 t。知。知 d=34mm。23/10300mKNuFF剪切面剪切面解：剪切面是钢板内被解：剪切面是钢板内被 冲头冲出的圆柱体冲头冲出的圆柱体 的侧面：的侧面：dtAt冲孔所需要的冲剪力：冲孔所需要的冲剪力：uAF631030010400uFA故故231033. 1m即即mmmdt45.121245. 01033. 13图示的销钉连接中，构件图示的销钉连接中，构件A A通过安全销通过安全销C C将力偶矩传递将力偶矩传递到构件到构件B B。已知荷载。已知荷载F=2kNF=2kN，加力臂长，加力臂长l=1.2ml=1.2m，构件，构件B B的直径的直径D=65mmD=6

6、5mm，销钉的极限切应力，销钉的极限切应力u=200MPau=200MPa。试求。试求安全销所需的直径安全销所需的直径d d。 解：取构件解：取构件B B和安全销为研和安全销为研究对象，其受力为究对象，其受力为 由平衡条件由平衡条件 FlMDFMOeS,0kN92.36SDFlF剪力为剪力为剪切面积为剪切面积为4/2SdA FFDOdDACBlOFssFeM 当安全销横截面上的切应力达到其极限值时，销钉被剪断，即剪断条件为 u2SSS4/dFAF解得mm3 .15m0153. 04uSFd二、挤压概念及其实用计算二、挤压概念及其实用计算挤压：连接件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。挤压：连接

7、件和被连接件在接触面上相互压紧的现象。FF/2F/2F/2F/2F挤压引起的可能的破坏：在接触表面产生过大的塑性变形、挤压引起的可能的破坏：在接触表面产生过大的塑性变形、压碎或连接件如销钉被压扁。压碎或连接件如销钉被压扁。* *挤压强度问题以销为例）挤压强度问题以销为例）挤压力中间部分）：挤压力中间部分）：FFbsF/2F/2F 挤压面挤压面 ：直径等于：直径等于d，高度为接，高度为接触高度的半圆柱表面。触高度的半圆柱表面。bsAbs挤压应力挤压应力 ：挤压面上分布的正应力。：挤压面上分布的正应力。* *挤压实用计算方法：挤压实用计算方法：假设挤压应力在整个挤压面上均匀分布。假设挤压应力在整个

8、挤压面上均匀分布。bsbsAFbs挤压面面积的计算：挤压面面积的计算：2hlAbs1 1、平面接触如平键）：挤压面面积等于实际的承压面积。、平面接触如平键）：挤压面面积等于实际的承压面积。FFbhlh平键高度平键高度l平键长度平键长度2 2、柱面接触如铆钉）：挤压面面积为实际的承压面积在其直径、柱面接触如铆钉）：挤压面面积为实际的承压面积在其直径 平面上的投影。平面上的投影。dAbsd铆钉或销钉直径，铆钉或销钉直径， 接触柱面的长度接触柱面的长度挤压强度条件：挤压强度条件：bbsbsbsAFFF* *注意：注意：在应用挤压强度条件进行强度计算时，要注意连接件与被连接在应用挤压强度条件进行强度计

9、算时，要注意连接件与被连接件的材料是否相同，如不同，应对挤压强度较低的材料进行计件的材料是否相同，如不同，应对挤压强度较低的材料进行计算，相应的采用较低的许用挤压应力。算，相应的采用较低的许用挤压应力。名义许用挤压应名义许用挤压应力，由试验测定。力，由试验测定。* *挤压强度条件：挤压强度条件：bbsbsbsAF两矩形截面木杆，用两块钢板连接如图示。已知拉杆的两矩形截面木杆，用两块钢板连接如图示。已知拉杆的截面宽度截面宽度 b=25cmb=25cm，沿顺纹方向承受拉力，沿顺纹方向承受拉力F=50KNF=50KN，木，木材的顺纹许用切应力为材的顺纹许用切应力为 , , 顺纹许用挤压应力顺纹许用挤

10、压应力为为 。试求接头处所需的尺寸。试求接头处所需的尺寸L L和和 。MPaj1MPabs10FFLL bFF/2F/2解：剪切面如图所示。剪解：剪切面如图所示。剪 切面面积为：切面面积为：剪切面剪切面LbAs由剪切强度条件：由剪切强度条件：2/sLbFAFs2jbFLmm100由挤压强度条件：由挤压强度条件：2/bsbsbsbsbFAF2bsbFmm10解：键的受力分析如图齿轮与轴由平键齿轮与轴由平键b=16mmb=16mm，h=10mmh=10mm，）连接，它，）连接，它传递的扭矩传递的扭矩m=1600Nmm=1600Nm，轴的直径，轴的直径d=50mmd=50mm，键的许，键的许用切应力

11、为用切应力为 = 80M Pa = 80M Pa ，许用挤压应力为，许用挤压应力为 bs= bs= 240M Pa240M Pa，试设计键的长度。，试设计键的长度。 kN6405. 0160022dmFFFbsS2hmmdFQAbhLmdFbhL切应力和挤压应力的强度条件 mm5080161064 31bFLLbFSSmm3 .5324010106422 232bsbsbsbshFLLhF综上 mm3 .53 , max21LLLAS 销钉连接如图。已知F=18kN, t=8mm, t1=5mm, d=15mm, 材料许用剪应力 =60MPa, 许用挤压应力bs=200MPa, 试校核销钉的强

12、度。 t1 F t F d F/2 FS F F F/2 FS 解：（1剪应力强度 511510949223MPaAFkNFFsSS（2挤压强度sbsbsbsMPatdFAF销钉满足强度要求。 三、三、 铆钉组承受横向荷载铆钉组承受横向荷载 FFFF在铆钉组的计算中假设：在铆钉组的计算中假设： （1 1无论铆接的方式如何，均不考虑弯曲的影响。无论铆接的方式如何，均不考虑弯曲的影响。 （2 2若外力的作用线通过铆钉组横截面的形心，若外力的作用线通过铆钉组横截面的形心，且同一组内各铆钉的直径相同，则每个铆钉的受且同一组内各铆钉的直径相同，则每个铆钉的受力也相同。力也相同。

13、 每个铆钉的受力为：每个铆钉的受力为： nFF 1两个剪切面FFFF一个剪切面一个剪切面某钢桁架的一结点如图。斜杆某钢桁架的一结点如图。斜杆A A由两个由两个63mm63mm6mm6mm的等边角钢组成，受力的等边角钢组成，受力F=140kNF=140kN的作用。该斜杆的作用。该斜杆用螺栓连接在厚度为用螺栓连接在厚度为=10mm=10mm的结点板上，螺栓的结点板上，螺栓直径为直径为d=16mmd=16mm。已知角钢、结点板和螺栓的材料。已知角钢、结点板和螺栓的材料均为均为Q235Q235钢，许用应力为钢，许用应力为 =170MPa=170MPa， =130MPa=130MPa， bs=300MP

14、abs=300MPa。试选择螺栓个。试选择螺栓个数，并校核斜杆数，并校核斜杆A A的拉伸强度。的拉伸强度。 选择螺栓个数的问题：先从剪切强度条件选择螺栓个数，然后用挤压强度条件来校核。 当各螺栓直径相同，且外力作用线过该组螺栓截面的形心时，可假定每个螺栓的受力相等，对每个螺栓(总数为n) nFnFF22/S剪切强度条件剪切强度条件 MPa130422SSdnFAFFFssFFnA得得68. 2n取取3n校核挤压强度参照上页图）校核挤压强度参照上页图）dAnFFbsbs,292bsbsbsbsMPaAF螺栓满足挤压强度条件螺栓满足挤压强度条件 校核角钢的拉伸强度校核角钢的拉伸强度 kN140ma

15、x,NF对应最弱截面对应最弱截面m-m的轴力的轴力2mm1266mmA角钢横截面角钢横截面m-mm-m上的拉应力上的拉应力MPa111Amax,Nm-mFFbsFbsFbsFmmFF2F33+解：受力分析如图 一铆接头如图所示，受力F=110kN，已知钢板厚度为 t=1cm，宽度 b=8.5cm ，许用应力为 = 160M Pa ；铆钉的直径d=1.6cm，许用剪应力为= 140M Pa ，许用挤压应力为bs= 320M Pa，试校核铆接头的强度。（假定每个铆钉受力相等。） 4FFFbssbFFttdFFF11 2233F/4钢板的2-2和3-3面为危险面剪应力和挤压应力的强度条件 MPa8

16、.1361614. 310110232dFAFss MPa7 .155)16285(4101103)2(4332dbtFbsbsbsbstdFAFMPa9 .171161041011043 MPa4 .159)1685(110110)(33dbtF综上，接头安全。ttdFFF11 2233F/4 图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪图示拉杆头和拉杆的横截面均为圆形，拉杆头的剪切面积切面积A A（ ）。）。4.4.222dDDdCdhBDhAB 图示木接头中剪切面积为（图示木接头中剪切面积为（ ）。）。lbDlClbBlA2 .2 .D 图示木杆接头，已知轴向力图示木杆接头，已知轴向力F

17、 F50kN50kN，截面，截面宽度宽度b b250mm250mm，木材的顺纹挤压容许应力，木材的顺纹挤压容许应力bsbs10MPa10MPa，须纹许用切应力，须纹许用切应力1MPa1MPa。试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸L L和和a a。FF挤压面剪切面FFbaLL lbFAFS bFL mm200125010503bsbsbsbsbaFAFbsbFamm201025010503图示悬臂梁，有两块木板钉成图示悬臂梁，有两块木板钉成T T型截面，铁钉的许型截面，铁钉的许用剪力用剪力FS=800NFS=800N。求铁钉的间距。求铁钉的间距。 1.8kN 20

18、0 50 162.5 z 200 50 Iz=113.54106mm4 s 解：解： MPabISFzzS198. 01054.11350)5 .162225(5020018006*mmbFssbFSS81198. 050800厚度为厚度为 的主钢板用两块厚度为的主钢板用两块厚度为 的同样材的同样材料的盖板对接如图示。已知铆钉直径为料的盖板对接如图示。已知铆钉直径为d=2cmd=2cm，钢板，钢板的许用拉应力的许用拉应力 ，钢板和铆钉许用剪应力，钢板和铆钉许用剪应力和许用挤压应力相同，分和许用挤压应力相同，分别别 ， 。若。若F=250KNF=250KN，试求，试求1 1每边所需的铆钉个数每边所需的铆钉个数n n；（2 2若铆钉按图若铆钉按图(b)(b)排列，所需板宽排列，所需板宽b b为多少？为多少？MPaj100MPajy280mmt121cmt62MPa160FFFFbFF图图(b)图图(a)FF图图(b)解：解：可采用假设的计算方法：可采用假设的计算方法： 假定每个铆钉所受的力都是一样的。假定每个铆钉所受的力都是一样的。可能造成的破坏：可能造成的破坏：（1因铆钉被剪断而使铆接被破坏；因铆钉被剪断而使铆接被破坏； （2铆钉和板在钉孔之间相互挤压过大，而使铆接被铆钉和板在钉孔之间相互挤压