连接件的实用计算

A 和 B 的厚度分别为 t=8mm 和
t1=5mm ,销钉直径 d=15mm ,
销钉材料的许用切应力为
d
[] = 60MPa ,许用挤压应力为
[bS]= 200MPa。
试校核销钉的强度。
F
B
A
t1
t t1
F
材料力学Ⅰ 电子教案
解: (1)销钉受力如图b所示
剪切面
F
d
F
F
2
2
挤压面
F
d
B
A
t1
t t1
F
(2) 铆钉连接
F
F
铆钉 F
材料力学Ⅰ 电子教案
(3) 键块连接
齿轮 m
键
轴
(4)木榫连接
F
b
h
F a
ll
材料力学Ⅰ 电子教案
2、受力特点 以铆钉为例
构件受两组大小相等、方向相 反、作用线相互很近的平行力系 作用。
（合力） F
n
3、变形特点 构件沿两组平行力系的交界面发生相
对错动。
n
F （合力）
A
[] 为材料的许用切应力
[ ] u
n
u - 剪切极限应力
n - 安全系数
F
m
m
m
F
剪切面
m
F
材料力学Ⅰ 电子教案
三、挤压的应力分析
1、受力特点
在外力的作用下，连接件和被连 F
F
接件在接触面上将相互压紧，这种
局部受压的情况称为挤压。
2、变形特点
在接触处的局部区域产生塑性 变形或压潰。
材料力学Ⅰ 电子教案
3、挤压破坏的两种形式 （1）螺栓压扁 （2）钢板在孔缘压成椭圆
F
F
4、挤压应力
F
bs Abs
FbS -挤压力
AbS -挤压面的面积
材料力学Ⅰ 电子教案
5、挤压面的面积计算 当接触面为圆柱面时, 挤压面积
实际接 触面
AbS为实际接触面在直径平面
上的投影面积 Abs d h
挤压现象的实际受力如图 所示.
材料力学Ⅰ 电子教案
材料力学 连接件的实用计算
2020年4月3日
材料力学Ⅰ 电子教案
连接件的实用计算 一、连接件的概念 二、剪切的应力分析 三、挤压的应力分析 四、强度条件的应用
材料力学Ⅰ 电子教案
一、连接件的概念
工程中经常需要把一些构件连接起来，起连接作用 的构件称为连接件。
1、工程实例
螺栓
(1) 螺栓连接
易在连接处拉断。
（4）剪豁(3-3截面）， 边距大于孔径2倍可避免
2
3
F
b
3
2
材料力学Ⅰ 电子教案
二、剪切的应力分析
1、内力计算
Fx 0
FS F
2、切应力
FS F 0
FS - 剪力
FS
A
式中， FS - 剪力
A-剪切面的面积
F
m
m
F
剪切面
FS
m
m
F
材料力学Ⅰ 电子教案
3、强度条件
FS
当接触面为平面时, AbS 为实际接触面面积.
h
d
直 径
投
影
面
材料力学Ⅰ 电子教案
四、强度条件的应用
1、校核强度
2、设计截面
A
FS
3、求许可载荷
FS A
4、破坏条件
u
bs bs
F
Abs bs F bs Abs
材料力学Ⅰ 电子教案
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b×h×L=20 ×12 ×100mm，传递的扭转力偶矩Me=2kN.m
，键的许用切应力为[]= 60MPa ，许用挤压应力为[bs]=
100MPa.试校核键的强度。 Me F
h
Me h
l
b
d
解：(1) 键的受力分析如图
F
d 2
Me
F
2Me d
2 2 103 70 103
57kN
材料力学Ⅰ 电子教案
(2)校核剪切强度
Me
h
F
FS F
l b
Ad
FS A
F bl
57 103 20 100 106
28.6MPa
(3)校核挤压强度
bs
F Abs
F lh 2
57 103 100 6 106
95.3MPa
bs
综上，键满足强度要求。
材料力学Ⅰ 电子教案
例题2 一销钉连接如图所示，
已知外力 F=18kN,被连接的构件
F
材料力学Ⅰ 电子教案
(2)校核剪切强度
剪切面
F
由截面法得两个面上的剪力
F
FS 2
剪切面积为
A d 2
4
FS 51MPa
A
(3)挤压强度校核 t 2t1
d
F
F
2
2
挤压面
F
这两部分的挤压力相等，故应取长度
为t的中间段进行挤压强度校核.
bs
F Abs
F td
150MPa
bs
FS
每个铆钉受力为 F/4
FS
F 4
22.5kN
FS A
FS
d 2
4
来自百度文库
112MPa
材料力学Ⅰ 电子教案
(2) 校核铆钉的挤压强度
每个铆钉受挤压力为F/4
F/4
bs
F Abs
F4 td
141MPa
bs
(3)校核钢板的拉伸强度
F/4
F/4
F/4
F/4
3F/4
F
F/4
+
挤压面
F/4 剪切面
F
材料力学Ⅰ 电子教案
挤压面
解： 剪切面面积： A ab 挤压面面积：Abs bh
材料力学Ⅰ 电子教案
例题3 冲床的最大冲压力F=400kN，冲头材料的许用压应力
[]=440MPa，钢板的剪切强度极限u=360MPa，试求冲头能冲剪 的最小孔径d和最大的钢板厚度 .
F
钢板
冲头 d
冲模
材料力学Ⅰ 电子教案 F
钢板
F
冲模
F
冲头
d
剪切面
解 (1)冲头为轴向压缩变形
F A
F
d 2
4
d=34mm
材料力学Ⅰ 电子教案 F
钢板
F
冲模
F
冲头
d
剪切面
解 (2)由钢板的剪切破坏条件
Fs A
F
d
u
δ=10.4mm
材料力学Ⅰ 电子教案
例题4 一铆钉接头用四个铆钉连接两块钢板. 钢板与铆钉材料
相同. 铆钉直径 d =16mm，钢板的尺寸为 b =100mm，
2
1
F/4
t =10mm，F = 90kN，铆钉的许用应力是 [] =120MPa，
[bS] =120MPa，钢板的许用拉应力 []=160MPa. 试校核铆钉
接头的强度.
t
t
F
F
材料力学Ⅰ 电子教案 t
F
F
b
t
F
F
材料力学Ⅰ 电子教案
F/4
F
b
F
F/4
剪切面
(1) 校核铆钉的剪切强度 每个铆钉受剪面上的剪力为
FS
故销钉是安全的。
材料力学Ⅰ 电子教案 D h
思考题1 (1)销钉的剪切面面积 A (2)销钉的挤压面面积 AbS
d
F
材料力学Ⅰ 电子教案
挤压面
D
h h
d
A dh
d
剪切面
F
Abs
(D2
4
d2)
挤压面
材料力学Ⅰ 电子教案
思考题2 木榫接头如图所示，试分析剪切面和挤压面 。
F
F
a
h
F
F
剪切面
材料力学Ⅰ 电子教案
4、连接处破坏四种形式: (1)剪切破坏 沿铆钉的剪切面剪断，如 沿n– n面剪断 。
（合力） F
n
n
F （合力）
(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， n 发生破坏。
剪切面
FS n
F
材料力学Ⅰ 电子教案
（3）拉伸破坏 钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，