機(jī)械基礎(chǔ)第三章剪切和擠壓教案02

課堂教學(xué)實(shí)施方案第次課教學(xué)時(shí)間分配:授課時(shí)間:復(fù)習(xí)舊課分鐘講授新課授課時(shí)間:復(fù)習(xí)舊課分鐘講授新課80分鐘教學(xué)方法導(dǎo)入、啟發(fā)分析、重點(diǎn)介紹、歸納小結(jié)、多媒體簡介課題：第二節(jié)剪切和擠壓教學(xué)目標(biāo)：掌握連接件的剪切與擠壓的概念；會(huì)判斷連接件的受剪面與受擠面。會(huì)計(jì)算剪切和擠壓強(qiáng)度；剪切和擠壓在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：剪切與擠壓的概念；判斷剪切面和擠壓面；剪切擠壓強(qiáng)度的計(jì)算。教學(xué)難點(diǎn)：剪切擠壓強(qiáng)度的計(jì)算。教學(xué)方法：教師重點(diǎn)講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合；理論和實(shí)踐相結(jié)合；預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相結(jié)合講授法教學(xué)內(nèi)容及步驟：〈引入新課〉由簡單的介紹引入〈講授新課〉§3-2剪切與擠壓區(qū)檸.工程實(shí)例（1）螺栓連接「—

倒胡(2)鉀釘連接倒胡(3)鍵塊聯(lián)接(4)銷軸聯(lián)接.剪切受力特點(diǎn)以鉚釘為例構(gòu)件受兩組大小相等、方向相反、作用線相互很近的平行力系作用..剪切變形特點(diǎn)構(gòu)件沿兩組平行力系的交界面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)..連接處破壞三種形式：（1）剪切破壞沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯啵缪豱-n面剪斷.（2）擠壓破壞鉚釘與鋼板在相互接觸面上因擠壓而使?jié)哼B接松動(dòng)，發(fā)生破壞.（3）拉伸破壞鋼板在受鉚釘孔削弱的截面處，應(yīng)力增大，易在連接處拉斷.

二、剪切的應(yīng)力分析.內(nèi)力計(jì)算由Fx=0得FQ=F式中，F(xiàn)Q-剪力.切應(yīng)力"T=Fq/A式中，F(xiàn)Q-剪力4剪切面的面積.強(qiáng)度條件Tmax=FQ/A<[T]Tmax—破壞時(shí)的抗剪強(qiáng)度極限[T]—為材料的許用切應(yīng)力[t]=Tb[t]=Tb/nn—安全因數(shù)三、擠壓的應(yīng)力分析螺栓與鋼板相互接觸的側(cè)面上,發(fā)生的彼此間的局部承壓現(xiàn)象，稱為擠壓.在接觸面上的壓力稱為擠壓力，并記為F.擠壓力FJ=F.擠壓破壞的兩種形式（1）螺栓壓扁（2）鋼板在孔緣壓成橢圓：￡1.擠壓應(yīng)力~|一一I*「一|―°j=fj/aj°廠擠壓應(yīng)力；%-擠壓力4-擠壓面的面積.強(qiáng)度條件GJmax=Fj/Aj<RI與max-最大擠壓應(yīng)力；廠廠擠壓力；4-擠壓面的面積[°力許用擠壓應(yīng)力擠壓面的面積計(jì)算（1）當(dāng)接觸面為圓柱面時(shí)，擠壓面積勺為實(shí)際接觸面在直徑平面上的投影面積Aj=L?d（2）當(dāng)接觸面為平面時(shí)（以平鍵為例），為為實(shí)際接觸面面積.AJ平鍵受剪面平鍵擠壓應(yīng)力鍵:連接軸和軸上的傳動(dòng)件（如齒輪、皮帶輪等），使軸和傳動(dòng)件不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞扭矩。鉚釘名義擠壓應(yīng)力,6——接觸柱面的長度,6——接觸柱面的長度2、柱面接觸（如釧釘）：擠壓面面積為實(shí)際的承壓面積在其直徑平面上的投影。d—鉚釘或銷釘直徑四、強(qiáng)度條件的應(yīng)用1.校核強(qiáng)度2.設(shè)計(jì)截面3.求許可載荷4.破壞條件注意：在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要注意連接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對(duì)擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。五、剪切與擠壓的實(shí)用計(jì)算例題例題1齒輪與軸由平鍵連接,已知軸的直徑d=70mm,鍵的尺寸為bXhXL=20x12x100mm,傳遞的扭轉(zhuǎn)力偶矩Mee=2kN.m,鍵的許用切應(yīng)力為[t]=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為[oJ]=100MPa.試校核鍵的強(qiáng)度.解：（1）鍵的受力分析如圖由Fxd/2=Mee得F=2Mee/d=2X2X1000/70X0.0001=0.057x106N=57KN（2）校核剪切強(qiáng)度FQ=FJ=FTmax=FQ/A=F/bl=57X1000/20x100x10-6=2.86x107Pa=28.6MPa<[t]=60（3）校核擠壓強(qiáng)度GJmax=FJ/AJ=F/lh/2=2x57x103/100x12x10-6=0.095x109Pa=95MPa<[oJ]=100MPa綜上，鍵滿足強(qiáng)度要求.例題2一銷釘連接如圖所示，已知外力F=18kN,被連接的構(gòu)件A和B的厚度分別為d=8mm和d1=5mm,銷釘直徑d=15mm,銷釘材料的許用切應(yīng)力為[t]=60MPa，許用擠壓應(yīng)力為[oJ]=200MPa.試校核銷釘?shù)膹?qiáng)度.解：（1）銷釘受力如圖b所示(2)校核剪切強(qiáng)度由截面法得兩個(gè)面上的剪力2FQ=F剪切面積為A=n(2)校核剪切強(qiáng)度由截面法得兩個(gè)面上的剪力2FQ=F剪切面積為A=nd2/4Tmax=FQ/A=2F/nd2擠壓面剪切由1=2x18X103/3.14x152X10-6=0.051x109Pa=51MPa<[t]=60MPa(3)擠壓強(qiáng)度校核由于FJA=2FJB=F兩部分的擠壓力相等，故應(yīng)取長度為d的中間段進(jìn)行擠壓強(qiáng)度校核.oJmax=FJA/AJA=F/dd=18x103/15x8x10-6=0.15x109Pa=150MPa<[oJ]=200MPa故銷釘是安全的.思考題(1)銷釘?shù)募羟忻婷娣eA(2)銷釘?shù)臄D壓面面積Abs例3沖床的最大沖壓力F=400kN,沖頭材料的許用壓應(yīng)力［司=440MPa,鋼板的剪切強(qiáng)度極限tmax=360MPa,試求沖頭能沖剪的最小孔徑d和最大的鋼板厚度5.解：（1）沖頭為軸向壓縮變形F/A=F/nd2/4=4F/nd2=[a]d2=4X400X103/3.14X440X106解得：d=34mm解：（2）由鋼板的剪切破壞條件F/A=F/nd6=tmiax6=F/6=F/ndtmax6=400x103/3.14X34X6=400x103/3.14X34X10-3X360X106解得：合=10.4mm[例4]某鉚接件如圖所示，已知板的厚度5=4mm、寬度b=30mm；鉚釘直徑d=10mm；鉚釘與板的材料相同，其許用切應(yīng)力[t]=80MPa、許用擠壓應(yīng)力[oJ]=250MPa、許用拉應(yīng)力[司=130MPa。若承受的軸向拉力F=6KN的軸向拉力F=6KN，試校核該鉚接件的強(qiáng)度。a)解：(1)校核鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度顯然，鉚釘剪切面上的剪力FQ=F=6KNTmax=FQ/A=4F/nd2=4x6000/3.14x102x10-6=76.4X106Pa=76.4MPa<[t]=80MPa鉚釘滿足剪切強(qiáng)度條件。(2)校核鉚釘與板的擠壓強(qiáng)度易知，鉚釘與上、下板孔壁之間的擠壓力、擠壓應(yīng)力均相同，分別為FJ=F=6KN°max=FJ/A=F/dXS=6000/10x4x10-6=1.5X108Pa=150MPa<[o]=250MPa鉚釘與板滿足擠壓強(qiáng)度條件。(3)校核板的拉伸強(qiáng)度板受到軸向拉伸，其最大拉應(yīng)力位于鉚釘孔所在的1-1截面上，見圖b,為°max=FN/A=F/(b-d)XS=6000/(30-10)x4x10-6=0.075X109Pa=75MPa<[o]=130MPh]}板滿足拉伸強(qiáng)度條件。綜上所述，該鉚接件的強(qiáng)度滿足要求。BTFsTF■TFbsTFAlbbsAcbbs

?小結(jié)：.剪切構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算，與軸向拉壓時(shí)相同，也是按外力分析、內(nèi)力分析、強(qiáng)度計(jì)算等幾個(gè)步驟進(jìn)行的。在作外力和內(nèi)力分析時(shí)，還須注意以下幾點(diǎn)：（1）首先必須取出剪切構(gòu)件，明確研究