机械基础剪切和挤压教案02

课堂教学实施方案第 次课授课时间： 教学时间分配：复习旧课 分钟讲授新课 80 分钟教学方法简介导入、启发分析、重点介绍、归纳小结、多媒体课题：第二节剪切和挤压教学目标：掌握连接件的剪切与挤压的概念；会判断连接件的受剪面与受挤面。会计算剪切和挤压强度；剪切和挤压在生产实践中的应用。教学重点：剪切与挤压的概念；判断剪切面和挤压面；剪切挤压强度的计算。教学难点：剪切挤压强度的计算。教学方法：教师重点讲解与学生自学相结合；理论和实践相结合；预习和复习相结合讲授法教学内容及步骤：〈引入新课〉由简单的介绍引入〈讲授新课〉§3-2剪切与挤压 『一螺检1.工程实例 .4—V-t I 尸（1）螺栓连接 ¥ n

钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断.钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断.TOC\o"1-5"\h\z2,剪切受力特点 / A（人力 I以铆钉为例 口/'三构件受两组大小相等、 门TJ” 方向相反、作用线 I =1k相互很近的平行力系作用. 弓（合力）3,剪切变形特点 ''―—J构件沿两组平行力系的交界面发生相对错动.4.连接处破坏三种形式：（1）剪切破坏沿铆钉的剪切面剪断，如沿n-n面剪断.（2）挤压破坏铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使溃压连接松动，发生破坏.（3）拉伸破坏

二、剪切的应力分析.内力计算由Fx=0得 Fq=F式中，Fq剪力.切应力 ’T=Fq/A式中，FQ-剪力4剪切面的面积.强度条件。对代[T]Tmax—破坏时的抗剪强度极限[T]—为材料的许用切应力[t]=Tb/nTb[t]=Tb/nn—安全因数三、挤压的应力分析螺栓与钢板相互接触的侧面上，发生的彼此间的局部承压现在接触面上的压力,称为挤压力，并记为F在接触面上的压力,称为挤压力，并记为F1.挤压力 Fj=F.挤压破坏的两种形式（1）螺栓压扁厂厂挤压力 4-挤压面的面积（2厂厂挤压力 4-挤压面的面积.挤压应力°j=Fj/Aj0r挤压应力;.强度条件Gjmax=Fj/Aj<2j]°Jmax-最大挤压应力； 厂厂挤压力；&-挤压面的面积 [0j]-许用挤压应力挤压面的面积计算（1）当接触面为圆柱面时，挤压面积A,为实际接触面在直径平面上的投影面积实际接

触面直径投影（2）当接触面为平面时（以平键为例），平键受剪面平键切应力平键挤压应力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平面上的投影。Aj=d,6d—钾钉或销钉直径， 3——接触柱面的长度四、强度条件的应用1.校核强度 2.设计截面3.求许可载荷 4.破坏条件注意：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。五、剪切与挤压的实用计算例题例题1齿轮与轴由平键连接,已知轴的直径d=70mm,键的尺寸为bXhXL=20x12x100mm,传递的扭转力偶矩M^ZkN.m,键的许用切应力为［t］=60MPa，许用挤压应力为［。层100MPa.试校核键的强度.

解：（1）键的受力分析如图=0.057x106N=57KN由Fxd/2=Mee得 F=2Mee/d=2X2X1000/70X0.0001（2=0.057x106N=57KNFQ=FJ=FTmax=FQ/A=F/bl=57X1000/20X100X10-6=2.86X107Pa=28.6MPaV（3）校核挤压强度◎Jmax=FJ/AJ=F/lh/2=2x57X103/100X12X10-6=0.095x109Pa=95MPaV[aJ]=100MPa综上，键满足强度要求, t尸例题2一销钉连接如图所示， 「中「已知外力F=18kN,被连接的构件A和B的厚度分别为d=8mm和d1=5mm，销钉直径d=15mm,销钉材料的许用切应力为[T=60MPa，许用挤压应力为[。层200MPa.试校核销钉的强度.解：（1）销钉受力如图b所示挤压面(2)校核剪切强度由截面法得两个面上的剪力2FQ=F剪切面积为 A=nd2/4Tmax=FQ/A=2F/兀d2=2x18x103/3.14X152X10-6=0.051x109Pa挤JR面=51MPa<[T=60MPa(3)挤压强度校核由于FJA=2FJB=F两部分的挤压力相等，故应取长度为d的中间段进行挤压强度校核.oJmax=FJA/AJA=F/dd=18x103/15x8x10-6=0.15x109Pa=150MPa<[oJ]=200MPa故销钉是安全的.思考题(1)销钉的剪切面面积A(2)销钉的挤压面面积Abs例3冲床的最大冲压力F=400kN,冲头材料的许用压应力［司=440MPa,钢板的剪切强度极限tma1360MPa,试求冲头能冲剪的最小孔径d和最大的钢板厚度5.F/A=F/nd2/4=4F/nd2=[a]d=4X400X103/3.14X440X106解得：d=34mm解：（2）由钢板的剪切破坏条件F/A=F/nd8=tmsmax6=F/ndTmnvmax6=400X103/3.14X34X10-3X360X106解得：B=10.4mm[例4]某铆接件如图所示，已知板的厚度5=4mm、宽度b=30mm；铆钉直径d=10mm；铆钉与板的材料相同，其许用切应力[t]=80MPa、许用挤压应力[oJ]=250MPa、许用拉应力[司=130MPa。若承受的轴向拉力F=6KN，试校核该铆接件的强度。。 - b —a）解：（1）校核钾钉的剪切强度显然，铆钉剪切面上的剪力Fq=F=6KNrmax=FQ/A=4F/兀d2=4x6000/3.14x102x10-6=76.4X106Pa=76.4MPa<[t]=80MPa钾钉满足剪切强度条件。（2）校核狮钉与板的挤压强度易知，铆钉与上、下板孔壁之间的挤压力、挤压应力均

相同，分别为Fj=F=6KNomax=FJ/A=F/dXS=6000/10x4x10-6=1.5X108Pa=150MPa<[o]=250MPa铆钉与板满足挤压强度条件。(3)校核板的拉伸强度板受到轴向拉伸，其最大拉应力位于斜钉孔所在的1-1截=0.075X109Pa=75MPa<[o]=130MPh】)板满足拉伸强度条件。综上所述，该铆接件的强度满足要求。讨论题木棒接头，当受力作用时,接头的量切面积和挤压面积分别是 C(A)ab,Ic CB)cbtIb(C)Ib,cb (D)Ic,abTtTF-T晨tFAlb 加 A- cbbs小结：.剪切构件的强度计算，与轴向拉压时相同，也是按外力分析、内力分析、强度计算等几个步骤进行的。在作外力和内力分析时，还须注意以下几点：（1）首先必须取出剪