連接件的計算法孫版

1、第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系8.5 連接件的實用計算法工程中構件或零件彼此連接時，起連接作用的部件稱為工程中構件或零件彼此連接時，起連接作用的部件稱為連接件連接件。常用鉚釘常用鉚釘、螺栓、銷釘、鍵等螺栓、銷釘、鍵等作為連接件。作為連接件。第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系連接件的受力特點：連接件的受力特點： 力在一條軸線上傳遞中有所偏離（與拉壓情況不同）力在一條軸線上傳遞中有所偏離（與拉壓情況不同） 問

2、題：問題：1. 力傳遞的偏離引起什么新的力學現(xiàn)象？力傳遞的偏離引起什么新的力學現(xiàn)象？ 2. 如何計算連接件、被連接構件的強度？如何計算連接件、被連接構件的強度？ 第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接銷軸連接銷軸連接第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系平鍵連接平鍵連接榫齒連接榫齒連接焊接連接焊接連接第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆

3、明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系聯(lián)軸節(jié)聯(lián)軸節(jié)第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系銷銷第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系螺栓螺栓第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系螺栓螺栓第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系螺栓螺栓第一章

4、第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系鉚釘鉚釘?shù)谝徽碌谝徽?緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系鉚釘鉚釘?shù)谝徽碌谝徽?緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系平鍵平鍵鍵鍵m軸軸齒輪齒輪第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系PP第一章第一章 緒論緒論 Theorem of M

5、omentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系焊接焊接 第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系連接件和被連接件可能存在三種形式的破壞：連接件和被連接件可能存在三種形式的破壞：1) 鉚釘沿鉚釘沿剪切面剪切面n-n被剪斷，稱為被剪斷，稱為剪切破壞剪切破壞；2) 鉚釘和鋼板的接觸面（鉚釘和鋼板的接觸面（擠壓面擠壓面）發(fā)生）發(fā)生擠壓破壞擠壓破壞；3) 沿

6、鋼板的鉚釘孔截面，因強度不足被沿鋼板的鉚釘孔截面，因強度不足被拉斷拉斷。nnPP剪斷剪斷擠壓破壞擠壓破壞拉斷拉斷第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系基于螺栓的受力分析，容易預測出螺栓可能的失效形式基于螺栓的受力分析，容易預測出螺栓可能的失效形式 （1）在截面）在截面mn處被剪斷處被剪斷 （2）受擠壓部分的半圓被）受擠壓部分的半圓被“擠扁擠扁” （近似半橢圓）（近似半橢圓）mn第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系剪

7、切變形的受力特點：剪切變形的受力特點：一、一、剪切的實用計算剪切的實用計算構件受等值、反向、作用線距離構件受等值、反向、作用線距離很近很近的二平行力的作用的二平行力的作用。 F FF F剪切面剪切面變形特征：變形特征：桿件沿兩力之間的截面發(fā)生錯動，甚至破壞。桿件沿兩力之間的截面發(fā)生錯動，甚至破壞。剪切面剪切面：發(fā)生錯動的面。發(fā)生錯動的面。單剪切單剪切：有一個剪切面的桿件，如鉚釘。有一個剪切面的桿件，如鉚釘。第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系一個剪切面一個剪切面單剪切單剪切sF第一章第一章 緒論緒論 T

8、heorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系單剪切單剪切雙剪切雙剪切:有兩個剪切面有兩個剪切面 第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系FFFmmFSFmmx以鉚釘為例：外力以鉚釘為例：外力 內力內力 應力應力強度計算強度計算剪力剪力FS：0XFFs剪切面上的內力。剪切面上的內力。 FFmm第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系FmmFFSmmx切應力切應力：假

9、設：假設：AFs A A：剪切面的面積。：剪切面的面積。 AFs剪切強度條件：剪切強度條件： 剪切面上的應力。剪切面上的應力。在剪切面上均勻分布其方向在剪切面上均勻分布其方向與與F Fs s 相同。相同。 故故是名義剪應力是名義剪應力第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系 ：許用切應力；由實驗得?？刹橛嘘P手冊。：許用切應力；由實驗得?？刹橛嘘P手冊。 注意：注意：1.剪切強度條件：剪切強度條件：適用于其它剪切構件適用于其它剪切構件;2.剪切強度條件：剪切強度條件：可解決三類強度問題：可解決三類強度問題：1）

10、校核：）校核： 2）設計截面尺寸：）設計截面尺寸：3）確定許可載荷）確定許可載荷 ： AFs sFA AFFs)( F第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系二、擠壓的實用計算二、擠壓的實用計算擠壓面：擠壓面：連接件和被連接件相互壓緊連接件和被連接件相互壓緊的的接觸面接觸面。 擠壓破壞：擠壓破壞：在在擠壓面擠壓面產生過大的塑性變產生過大的塑性變形（導致連接松動）、壓潰形（導致連接松動）、壓潰或連接件（如鉚釘）被壓扁?；蜻B接件（如鉚釘）被壓扁。如圖為鉚釘上的擠壓面。如圖為鉚釘上的擠壓面。 FFFbsFbsFF

11、第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系FFFF擠壓力擠壓力Fbs：擠壓面上的壓力。擠壓面上的壓力。 擠壓應力擠壓應力 bs：假設：假設： bsbs在擠壓面上均勻分布。在擠壓面上均勻分布。 ).(242bsbsbsAF擠壓面上的正應力。擠壓面上的正應力。 bearing surface 直徑直徑 d bs第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系擠壓強度條件：擠壓強度條件：bs bsbsbsAF=其中其中bsbs ：許用擠

12、壓應力；：許用擠壓應力；注意：注意： 1) 上式可解決三類強度問題；上式可解決三類強度問題； Abs ：擠壓面的：擠壓面的計算面積計算面積。2）連接件與被連接件的材料不同時，應對擠壓強度）連接件與被連接件的材料不同時，應對擠壓強度較低的材料進行擠壓計算，即選用較小的許用擠較低的材料進行擠壓計算，即選用較小的許用擠壓應力。壓應力。第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系3) 當擠壓面為平面時，當擠壓面為平面時，Abs為擠壓面的實際面積；為擠壓面的實際面積； 2hlAbsh：平鍵高度平鍵高度l ：平鍵長度平鍵長

13、度如平鍵：如平鍵：FbhlF4) 當擠壓面為半圓柱面時，當擠壓面為半圓柱面時，Abs為擠壓面的為擠壓面的徑向投影面積徑向投影面積。如鉚釘：如鉚釘：第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系FFFbsFbs擠壓面擠壓面徑向投影面徑向投影面直徑直徑直徑d bsFbsFbsdAbs上圖的擠壓面積為：上圖的擠壓面積為：當擠壓面為半圓柱面時：當擠壓面為半圓柱面時：Abs為擠壓面的為擠壓面的徑向投影面積徑向投影面積。如鉚釘：如鉚釘：第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理

14、工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系bsbsbsbsAF擠壓強度條件：擠壓強度條件： 7 . 05 . 0切應力強度條件：切應力強度條件： AFs脆性材料：脆性材料：塑性材料：塑性材料： 5 . 25 . 1bs 0 . 18 . 0 5 . 19 . 0bs小結：連接件的強度計算小結：連接件的強度計算第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dhFAFbsbsbs24dFAFs為充分利用材料，切應力和擠壓應力應滿足為充分利用材料，切應力和擠壓應力應滿足242dFdhFhd82bs第一章第一章 緒論緒論 T

15、heorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系 圖示接頭，受軸向力圖示接頭，受軸向力F F 作用。已知作用。已知 F=50kN，b=150mm，=10mm，d=17mm，a=80mm，=160MPa，=120MPa，bs=320MPa，鉚釘和板的材料相同，試校核其鉚釘和板的材料相同，試校核其強度。強度。 .).()db(FAFNMPa14310143010017021501050263 2.2.板的剪切強度板的剪切強度MPa7151071501008041050463.aFAFs解：解：1.1.板的拉伸強度板的拉伸強度dba例題例題 第一

16、章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系3.3.鉚釘?shù)募羟袕姸茹T釘?shù)募羟袕姸?.dFdFAFssMPa11010110017010502224623224.4.板和鉚釘?shù)臄D壓強度板和鉚釘?shù)臄D壓強度MPa1471014701. 0017. 021050263bsbsbsbsdFAF 結論：強度足夠。結論：強度足夠。dba第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dDhF銷釘?shù)募羟忻婷娣e銷釘?shù)募羟忻婷娣e A=？銷釘?shù)臄D壓面面積銷釘

17、的擠壓面面積 Abs=？思考題思考題 求求:第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dDhF銷釘?shù)募羟忻婷娣e銷釘?shù)募羟忻婷娣e A=？剪切面剪切面hdAdh第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dDhF擠壓面擠壓面Abs銷釘?shù)臄D壓面面積銷釘?shù)臄D壓面面積 Abs=？)(422dD擠壓面擠壓面第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系一、簡

18、單鉚釘連接一、簡單鉚釘連接1搭接搭接剪切面剪切面單剪單剪8-6 8-6 鉚釘連接的計算鉚釘連接的計算鉚釘連接：搭接、對接鉚釘連接：搭接、對接：FS = F2：Fbs = F：FN = F鉚釘連接：單釘、釘群鉚釘連接：單釘、釘群第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系2 2對接（平接）對接（平接）主板主板蓋板蓋板剪切面剪切面 二個剪切面上二個剪切面上； 每一個剪切面上的每一個剪切面上的。雙剪雙剪第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大

19、學工程力學系：FS = F2：Fbs = F：FN = F通常，通常，d 2d1 考慮考慮的相互擠壓；的相互擠壓； 只需考慮只需考慮。SSSS第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系二、鉚釘群二、鉚釘群 各鉚釘?shù)母縻T釘?shù)膖 相等相等可取可取 各鉚釘或板孔上的各鉚釘或板孔上的sbs 相等相等擠壓強度計算擠壓強度計算可取可取任一鉚釘任一鉚釘或或孔壁孔壁 板的板的st 要選要選計算，要綜合考慮截面面積、軸力計算，要綜合考慮截面面積、軸力的大小。的大小。1外力過鉚釘群中心外力過鉚釘群中心外力外力 在每個鉚釘上在每個

20、鉚釘上第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系 例：鉚接接頭，已知例：鉚接接頭，已知F=130 kN，b=110 mm， d =10 mm， d 1=7 mm，d=17 mm，許用應力為，許用應力為 t =120 MPa， t =160MPa， bs =300 MPa，試校核鉚接接頭的強度。，試校核鉚接接頭的強度。第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系搭接搭接 雙剪雙剪釘群釘群 3個鉚釘個鉚釘(外力過鉚釘群中心外力過鉚

21、釘群中心)sSAF MPa5 .9524321dF鉚釘剪切強度條件滿足鉚釘剪切強度條件滿足 2 1校核校核的的擠壓強度擠壓強度第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系bsbsbsAFMPa9 .254dF3主板主板擠壓強度條件滿足擠壓強度條件滿足bs校核主板校核主板擠壓強度擠壓強度可能的危險截面：可能的危險截面：1-1截面、截面、2-2截面截面主板的荷載圖？主板的荷載圖？內力圖？內力圖？第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程

22、力學系tmaxtMPa8 .139MPa8 .139)(dbF主板拉伸強度條件滿足主板拉伸強度條件滿足1t1N1tAFMPa0 .114)2(32dbF2t2N2tAF該鉚接接頭安全該鉚接接頭安全第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系2 2外力不過鉚釘群中心外力不過鉚釘群中心外力向外力向簡化簡化過過的的 到每個鉚釘上到每個鉚釘上如何分配如何分配？第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系OBOAFFBAOCOBFFCBO

23、CFOBFOAFMCBA假設假設第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系FM第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系 例：直徑例：直徑 D100 mm 的軸的軸 ,由兩段聯(lián)接而成；聯(lián)接處由兩段聯(lián)接而成；聯(lián)接處加凸緣，并在加凸緣，并在D0200 mm 的圓周上布置的圓周上布置 8個螺栓緊固，個螺栓緊固，已知軸在扭轉時的最大切應力為已知軸在扭轉時的最大切應力為70 MPa，螺栓的容許切應，螺栓的容許切應力力t 60 MPa，

24、試求螺栓所需的直徑。，試求螺栓所需的直徑。第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系螺栓群問題螺栓群問題單剪單剪280DFT sSAF3max16DTkN2 .17FkN2 .17SFmm1 .194SFd4/2SdF 第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dObh/2h/2其他聯(lián)接件的計算其他聯(lián)接件的計算一、鍵的計算一、鍵的計算連接連接和和軸軸輪輪鍵鍵剪切面：剪切面：mmTl擠壓面：擠壓面：mn ( mp )鍵有兩種可

25、能的破壞形式：鍵有兩種可能的破壞形式： 、軸軸第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dObh/2T軸軸dTdTF/22/SblA s sS/ AF 為鍵的許用切應力為鍵的許用切應力鍵的剪切強度條件：鍵的剪切強度條件：第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系dTdTF/22/bs2/bshlA bsbsbsbs/AF bs 為鍵的許用擠壓應力為鍵的許用擠壓應力鍵的擠壓強度條件：鍵的擠壓強度條件：dObh/2h/2T軸軸第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum Moment材料力學昆明理工大學工程力學系昆明理工大學工程力學系二、榫接計算二、榫接計算剪切面：剪切面：mm擠壓面：擠壓面：mn 榫接有三種可能榫接有三種可能的破壞形式：剪切破壞、擠壓破壞、拉斷破壞。的破壞形式：剪切破壞、擠壓破壞、拉斷破壞。FF SblA s sS/ AF 為材料的許用切應力為材料的許用切應力榫接頭的剪切強度條件：榫接頭的剪切強度條件：第一章第一章 緒論緒論 Theorem of Momentum