连接件强度计算---例题+答案
螺栓连接例题
例题1.如下图所示，有一用M20C级螺栓的钢板拼接，钢材为Q235-A。
计算此拼接能承受的最大轴心力设计值N。
例题 2.图示一钢板的对接拼接，螺栓直径d=20mm，孔径d0=21.5mm，C级螺栓。
钢板截面为—16*220，拼接板为2—8*220，钢材采用Q235—AF，承受外力设计值N=535KN。
钢板抗拉强度设计值f=215N/mm2，螺栓的强度设计值为f v b=140 N/mm2和f c b=305N/mm2。
试设计此对接拼接。
例3如图所示，偏心受拉的C级普通螺栓连接，偏心拉力设计值N=300KN，e=60mm，螺栓布置如图。
（1）试确定螺栓的规格
（2）其他条件不变，若e=100mm，则螺栓的规格又如何？
例题4.有一牛腿如图所示，用粗制4.6级螺栓连接于钢柱上，牛腿下有一支托板承受剪力，螺栓采用M20，钢材为Q235BF，螺栓间距采用70mm，竖向荷载V距离柱翼缘表面200mm，设计值为100KN，轴向力N设计值为120KN。
（1）验算螺栓强度
（2）如改用5.6级精制螺栓，不考虑支托承剪，再验算螺栓强度
例题5如图所示，该连接采用为双盖板拼接的钢板连接，钢材为Q235B，高强度螺栓为8.8级的M20，连接处板件接触面采用喷砂处理，作用在螺栓群形心处的轴心拉力设计值N=180KN。
试设计此连接。
连接件强度的实用计算(1)
式以及钢板的水平位移。
设：
钢板承受剪力FS
钢板
橡胶剪切弹性模
橡胶
量为G
钢板
4/10/2021
18
4.2 剪切强度实用计算
例题4-3
解：橡胶层任一水平截面上的切应力的合力与作用在钢板
上的剪力 FS 平衡，有
FS
ab
由剪切胡克定律，橡胶层的切应
变为
FS
G Gab
小变形条件下，钢板的水平位移为
4.2 剪切强度实用计算
例题4-2
由法兰和四个螺栓组成的联轴器，四个螺栓均匀布置在圆 周上，试确定最大许用扭矩T0。 已知：
d=150mm
D=20mm [τ]=100MPa
4/10/2021
16
4.2 剪切强度实用计算
例题4-2
解：设螺栓横截面面积为A，由
平衡条件：
（4 FS
d 2
)
T0
2FSd
bs
Fbs Abs
--名义挤压应力
挤压强度条件
bs
Fbs Abs
bs
对于钢材等塑性材料
bs (1.7 2.0)t
4/10/2021
22
4.3 挤压强度实用计算
例题4-4
特制扳手用于扭动圆轴，轴 的直径为d。轴和扳手之间 用一键块连接，键长度为c， 横截面为b×b的正方形，键 块键入深度为b/2。现在扳 手上距轴心为L的位置施加 力P，试推导键中名义挤压 应力和平均切应力的计算公 式。
u 360 MPa
d1 50 mm
d2 51 mm
D 82 mm
试确定保险器的尺寸δ的大小。
4/10/2021
13
4.2 剪切强度实用计算
安全因数、许用应力、强度条件、连接件的强度计算--剪切,挤压
4、应用
例题4.6 已知：一个三角架，AB杆由两 根80×80×7等边角钢组成，横截面积为A1， 长度为2 m，AC杆由两根10号槽刚组成，横 截面积为A2，钢材为3号钢，容许应力 求：许可载荷？ [ ] 120MPa
解：（1）、对A节点受力分析：
Fy 0
Fx 0
FNAB sin30 FP 0
ec截面，产生拉伸。
已知： l 400 mm h1 60 mm b 160 mm
h 200 mm FN, AC 60 kN π
试求挤压应力 bs 切应力
6
和拉应力
解：（1）、求 ae截面的挤压应力
计算挤压面面积：
h1 60mm 2 Abs b 160mm 11.1mm cos cos 30
安全因数、许用应力、强度条件
• 1、塑性材料何时达到失效？塑性材料极限 应力是？脆性材料失效的标志？脆性材料 的极限应力是？ • 2、许用应力用公式如何表示？解释一下 • 3、拉压杆的强度条件 是什么？利用强度条 件，可以解决什么问题（三类）？ • 4、应用
1、塑性材料何时达到失效？塑性材料极限应力是？ 脆性材料失效的标志？脆性材料的极限应力是？
FP1
FNAB 260 130kN
2
FP min FP!, FP 2
130kN
例题4.7 起重吊钩的上端借螺母固定，若吊钩 螺栓内径 d 55 mm F 170kN 材料许用应力 160 MPa 试校核螺栓部分的强度。 解：计算螺栓内径处的面积
1、何为剪切面？何为剪力，如何求，用何表 示？名义切应力？注意剪切面的确定。 • 在外力作用下，铆钉的m-n截面将发生相对 错动，称为剪切面。
工程力学：连接部分的强度计算
2. 强度校核
剪切强度：
FS
F 4
4FS π d2
F π d2
99.5 MPa
[ ]
挤压强度：
bs
Fb
d
FS
d
125 MPa
[ bs ]
拉伸强度：
1
FN1 A1
(b
F
- d )
125 MPa [ ]
2
FN2 A2
3F
4(b - 2d )
125 MPa
F dh
2
4F
d 2
谢谢
试求：[F] = ?
解：1. 破坏形式分析
2. 许用载荷 [F]
4F π d2
[ ]
F π d 2[ ] 1.257 kN
4
bs
F
d
[ bs ]
F d[ bs ] 2.40 kN
max
F
(b - d )
[ ]
F (b - d ) [ ] 3.52 kN
结论：[F ] 1.257 kN
FQ
1 2
FP
剪切与剪切强度条件 耳片销钉,以类似方法分析
剪切与剪切强度条件
剪切面
假设：剪切面上的切应力均匀分布 FS
FS [ ] －剪切强度条件
A
[ ] -许用切应力
A
挤压与挤压强度条件
几个概念
挤压面-连接件间的相 互挤压接触面
挤压应力-挤压面上的 应力
挤压破坏-在接触区的 局部范围内，产生显 著塑性变形
耳片 销钉
挤压破坏实例
最大挤压应力
bs
Fb
d
d： 数值上等于受
压圆柱面在相应径向 平面上的投影面积
连接件的强度计算
故铆钉连接满足剪切强度要求。
图6-22
② 校核铆钉或钢板的挤压强度。 每个铆钉受到的挤压力为
FC
F 2
52 2
26 kN
挤压面积为
AC d 1610 160 m m2
C
FC AC
26 103 160
162.5 MPa C 320 MPa
故铆钉连接满足挤压强度要求。
3
所以，此连接能承受的最大荷载 F = 314 kN。
图6-24
建筑力学
建筑力学
连接件的强度计算
1.1 剪切与挤压的概念
在工程实际中，机械和结构大都由许多零件或构件连接而成。连接的形式 有铆接、焊接、键连接、销钉连接等。其中，起连接作用的构件称为连接件，如 用来连接钢板的螺栓或铆钉、用来作为连接零件的销轴、用来连接轴和轮子的键 等，如图6-19 所示。
图6-19
这些连接件的受力特点是：作用在构件两侧面上外力合力的大小相等、方向 相反、作用线平行，与轴线垂直且相距很近，如图6-20a 所示；变形特点是：介于 作用力中间部分的截面，有发生相对错动的趋势。构件的这种变形称为剪切变形； 发生相对错动的截面称为剪切面，剪切面平行于作用力的方向，如图6-20b 所示， m‒m 截面为剪切面。F Βιβλιοθήκη 2dt270F
2 25 16 106
120 106
F 120 106 270 2 25 16 106 422.4 kN
(b) 根据Ⅱ‒Ⅱ截面计算，其受力如图6-24e 所示。
FN 2 A2
6F 8
b 4d t
3F 4
270 4 25 16 106
120 106
F 120 106 270 4 2516 106 4 435.2 kN
第九章 连接件的强度计算
F n
F
F
F
F
F
2F
5
3 、剪切的实用计算
（1）剪切面上内力 剪力FS ------主要成分
Fs F t tu A d
δ=10.4mm
20
例题9-5、 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， t =10mm，F = 90kN，铆钉的许用应力是 [t] =120MPa， [sbS] =160MPa，钢板的许用拉应力 [s]=160MPa. 试校核铆钉 接头的强度.
d
F
剪切面
F
解: (1)销钉受力如图b所示 取中间段进行研究
F 2
t1
t
t1
F
F 2
16
挤压面
(2)校核剪切强度
由截面法得两个面上的剪力
剪切面
F
F FS 2
剪切面积为
d
A
d2
4
挤压面
F 2
t FS 51MPa t
A
(3)挤压强度校核
F 2
F
F F 150MPa s bs s bs Abs td
故销钉是安全的.
FS
FS
17
d 17.8mm
t
例题9-3、铆钉和板用同一种材料制成，F=15kN，试选择直径d。 t=8mm [t]=30MPa [sbs]=100MPa F/2 取铆钉中段研究 解： 1、剪切强度计算 F 剪力：FS F / 2 7.5kN F/2
第三章连接件强度的实用计算
若有n个铆钉，则每一个铆钉受力
F /n
m
m
F /n
2. 强度校核
剪切强度：
FS
=
F 4
t
=
4FS πd 2
=
F πd 2
=
99.5
MPa
< [t
]
挤压强度：
s bs
=
Fb
dd
=
FS
dd
= 125 MPa
< [s ]bs
拉伸强度：
s1 =
FN1 A1
=
F
(b - d )d
= 125 MPa < [s ]
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.
s bs
=
F Abs
=
F td
=
150MPa
£
[s bs ]
FS
FS
故销钉是安全的.
思考题
D
(1)销钉的剪切面面积 A
h
(2)销钉的挤压面面积 AbS
d
F
D d
挤压面
h h
d
A = pdh
剪切面
F
Abs
=
p (D2 -
§3-2 剪切的实用计算
F 剪切面上的内力
F
用截面法—— Fs
实用计算中假设切应力在剪切面
F
m
（mm截面）上是均匀分布的
m
F
名义切应力计算公式：
F
m
m
FS
FS m
m
F
t = Fs
A
材料力学第2章答案
（2）若设计时取试验机的安全因数 n = 2 ，则杆 CD 的横截面面积为多少？
8
（3）若试样直径 d = 10 mm ，今欲测弹性模量 E ，则所加载荷最大不能超过多少？
解（1） σ
2-5 何谓失效？极限应力、安全因数和许用应力间有何关系？何谓强度条件？利用强度 条件可以解决哪些形式的强度问题？
答 失效（包括强度失效、刚度失效和稳定性失效）是指构件不能正常工作。 许用应力=极限应力/安全因数。 利用强度条件可以解决强度校核、截面设计和确定许用载荷等。
2-6 试指出下列概念的区别：比例极限与弹性极限；弹性变形与塑性变形；延伸率与正 应变；强度极限与极限应力；工作应力与许用应力。
α = 90° τ 90° = 0
2-5 图 示 拉 杆 沿 斜 截 面 m − m 由 两 部 分 胶 合 而 成 ， 设 在 胶 合 面 上 许 用 拉 应 力 [σ ] = 100 MPa ，许用切应力[τ ] = 50 MPa 。并设胶合面的强度控制杆件的拉力。问：
（1）为使杆件承受最大拉力 F ，角α 的值应为多少？ （2）若杆件横截面面积为 4 cm2，并规定α ≤ 60° ，确定许用载荷[F ] 。
∑ Fx = 0 ， FCx = 0
图（c）
∑ M D = 0 ， FC'y = 0
图（b）
∑ M B = 0 ， FN1 = 10 kN （拉）
∑ Fy = 0 ， FN2 = 20 kN （拉）
6
σ1
=
FN1 A1
=
4FN1 πd12
=
4 ×10 ×103 π ×102 ×10−6
= 127 MPa
3.1连接件的强度计算
连接件的强度计算连接件的工程实例（a）螺栓连接（b）铆钉连接（c）销轴连接（d）键块连接（e）焊接连接（f）榫连接剪切受力特点：作用在构件两侧面上的外力合力大小相等、方向相反且作用线距离很近。
剪切变形特点：位于两力之间且与外力作用线平行的n-n 截面发生相对错动。
剪切的实用计算铆钉连接n n（合力） （合力） FFnn （合力）（合力） FF 1）剪力--F s ：作用于剪切面上的内力剪切面--n-n ： 发生剪切变形的截面2）名义切应力--τ：假设切应力在剪切面上是均匀分布的，得实用切应力计算公式：3) 切应力的强度条件塑性材料： 脆性材料： F s =F[]sF Aττ=≤s F Aτ=许用切应力，常由实验方法确定 []u=nττ[][](0.50.7τσ=）[][](0.8 1.0τσ=）剪切面面积--A ： 发生剪切变形的截面的面积挤压的实用计算有缘学习更多驾卫星ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）挤压：连接件和被连接件接触面上相互挤压的现象。
1）挤压力-Fbs ：作用在接触面上的压力挤压面：连接件和被连接件相互挤压的接触面*注意挤压面面积A bs 的计算（1）接触面为平面A bs —实际接触面面积（2）接触面为圆柱面A bs —挤压面（半圆弧面）的投影面面积δ挤压面面积 bs A d δ=2）挤压应力--σbs ：挤压面各点处单位面积上的挤压力3）挤压强度条件： bsbs bsF A σ=[]bsbs bs bsF A σσ=≤许用挤压应力，常由实验方法确定bs σ塑性材料： [][]bs (1.5 2.5)σσ=脆性材料： [][]bs (0.9 1.5)σσ=许用挤压应力，常由实验方法确定[]u,bsbs =nσσ例 1 图示齿轮用平键与轴连接，已知轴传递的扭转力偶矩 M e =2kN·m ，轴的直径 d =70mm ，键的尺寸为 ， 键的许用应力[τ]=60MPa ，[σbs ]= 100MPa 。
连接件的强度计算
二、 挤压实用计算
连接件与被连接件在互相传递力时，接触表面是 相互压紧的，接触表面上的总压紧力称为挤压力，
相应的应力称为挤压应力( bs )。
假定挤压应力在计算挤压面上均匀分布，表示为：
bs
Fbs Abs
上式计算得到的名义挤压应力与接触中点处的
最大理论挤压应力值相近。
按名义挤压应力公式得到材料的极限挤压应力 。
Abs
h1
cos
b
60mm cos 30
160mm
11.1mm2
(2)、求ed截面的切应力：
FQ A
FN,AC cos
A
60103 N cos30 64103 mm2
0.812MPa
（3）、计算下弦杆截面削弱处 ec 截面的拉应力
FN, AB Aec
60103 Ncos30 (200 60)160mm2
（2）、剪断钢板的冲剪力
FQ A
F A
u
F u A u πd
400MPa π 18mm5mm
113103 N 113kN
例6 为使压力机在超过最大压力 F 160 kN
作用时，重要机件不发生破坏，在压力机冲头内
装有保险器（压塌块）。设极限切应力
u 360MPa ，已知保险器（压塌块）中的尺寸
d1 50 mm d2 51 mm D 82 mm
试求保险器（压塌块）中的尺寸 值。
解：为了保障压力机安全运行，应使保险器达 到最大冲压力时即破坏。
F
πd1
u
F 160103 N 2.83mm πd1u π 50mm360MPa
利用保险器被剪 断，以保障主机 安全运行的安全 装置，在压力容 器、电力输送及 生活中的高压锅 等均可以见到。
工程力学课后习题答案第八章连接件的实用计算
8.3图示一销钉受拉力 F 作用,销钉头地直 径D =32 mm , h = 12 mm ，销钉杆地直径 d = 20 mm ,许用切应力 L I -120 MPa , 许用 挤 压 应 力 L 「bs 1 - 300 MPa , 丨-160 MPa .试求销 钉可承受地最大拉力 F max .8.2图示螺栓联接，第八章连接件地实用计算 习题8.1矩形截面木拉杆地接头如图所示 .已知 轴向拉力F=50 k ,截面宽度 b=2 5 0 ，休材地顺纹许用挤压应力 [%] = 10MPa ，顺纹许用切应力 a . L.-bJ -200 MPa ,试设计螺栓地直径I. .1-1 MPa .试求接头处所需地尺寸 丨和 A bsd 0.02题8.1图.200 103A s =2二 r 2 As = ab50 103AC a 250 106-10 106F/2 F/2题8.2图F s 200 103l.d 2 2=td< 200 10612丿d 2_80 106因此 d _ 0.05m故5 0 130 “ a - - 20mm250 10剪切面：A bs = lbF S5 0 130 …・S6 = 1 1 0 A S l 2 5 0 1 0 故已知外力F =200 kN , 板厚度t =20 mm，板与螺栓地材料相同，其许用切应力丨.1-80 MPa ,许用挤压应力解:1 h D - I|hrZZZ/////.-d-*\\、\\题8.3图.拉杆头部地切应力拉杆头部D2 -d2F s 二A s - "：dhAs 二dh 挤压应力3.14 20 10” 12 10120 106N =90.4KN 乞F maxF =%Abs=% 兀（D2-d2）=300 心0*3.= 587.8 KN _Fmax所以应取F =90.4 KN ；F ■d 290.4 KN_3223.14 20 10 m2题8.4图.解：先考虑受剪切力时地情况，在钢板和铆钉都达到许用剪切应力时，. F S兀 2由一,A Q = na s和a s = —d 得,n =a s 2s d4将L I - 140MPa,d = 0.020m代入上式，得n 二n a s-UF S-bs3160 10兀2TT314 2 6qd _… 4 0.020 140 10A bsA bs = n a bs〉a bs = dt得_ a bs 事bs dt 竽bs _S4^再尬代入上式,得F Fa bs -上bJ dt 士bs1160"030.020 0.01 320 106由以上两式可以确定铆钉地个数为四个，下=3.64 :::=2.5 ：：3=72.0MP 确定排列方式为（n1为一行中铆钉个数）8.4图示两块钢板用直径d = 20 mm地铆钉搭接，钢板与铆钉材料相同.已知F ^1 6 0 !两板尺寸相同，厚度t =10 mm , 宽度b =1 2 0 ,m许用拉应力kr】=1 6 0 M R许a用切应力I. ）-140 MPa ,许用挤压应力L「bs丄320 MPa ,试求所需要地铆钉数，并加以排列，然后校核板地拉伸强度.F NA -山兀得，n1-l- |,A = 0.01 0.12 = 0.0012m2,a bs = 0.0002m2代入上式得160汉103 '0.0012_------ 6. 160"06£ =10.0002—1k6所以每排只排一个，共四排,在此种排列情况下,强度符合条件8.5图示直径为 30 mm 地心轴上安装着一 个手摇柄，杆与轴之间有一个键K,键长36mm,截面为正方形，边长8 mm,材料地许用切 应力LI -5 6 0 MP 锻用挤压应力L 「bs 1 = 200 MPa ,试求手摇柄右端 F 地最 大许可值.30mm解：挤压面为 傀=4 36 = 144mm 2故最大挤压应力为F bs "bs A bs =Abs bbs li 44m m 2x 20°MP a= 28.8kN剪切面为 A = 8^36=288mm 故最大剪切应力为F s= Ab 】 = 288mm 2 汉560MPa=161.28kN由于 F bs ::: Fs ,所以取 F bs 二 28.2kN , 由力矩平衡条件，得15 F bs -750 F = 0F =576N手摇柄右端F 地最大许为576N.8.6图示冲床地冲头，在F 力地作用下，冲剪 钢板，设板厚t =10 mm ，板材料地剪切强度 极限-b =360 MPq 当需冲剪一个直径 d -20 mm 地圆孔，试计算所需地冲力 F 等 于多少？解：剪切面S 二二dt由于b因此F ss ■: dt750mm题8.5图.F - ■ dt 3.14 0.02m 0.01m 360 106p a钢板。
钢结构的连接习题及答案
钢结构的连接习题及答案例 3.1 试验算图3-21所示钢板的对接焊缝的强度。
钢板宽度为200mm ，板厚为14mm ，轴心拉力设计值为N=490kN ，钢材为Q235 ，手工焊，焊条为E43型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
（a ） （b ）图3-21 例题3-1 （a ）正缝；（b ）斜缝解：焊缝计算长度 mm l w172142200=⨯-=焊缝正应力为223/185/5.2031417210490mm N f mm N w t =>=⨯⨯=σ不满足要求，改为斜对接焊缝。
取焊缝斜度为1.5：1，相应的倾角056=θ,焊缝长度mm l w 2.21314256sin 200'=⨯-=此时焊缝正应力为2203'/185/1.136142.21356sin 10490sin mm N f mm N tl N w f w =<=⨯⨯⨯==θσ剪应力为2203'/125/80.91142.21356cos 10490cos mm N f mm N tl N w v w =<=⨯⨯⨯==θτ 斜焊缝满足要求。
48.1560=tg ，这也说明当5.1≤θtg 时，焊缝强度能够保证，可不必计算。
例 3.2 计算图3-22所示T 形截面牛腿与柱翼缘连接的对接焊缝。
牛腿翼缘板宽130mm ，厚12mm ，腹板高200mm ，厚10mm 。
牛腿承受竖向荷载设计值V=100kN ，力作用点到焊缝截面距离e=200mm 。
钢材为Q345，焊条E50型，焊缝质量标准为三级，施焊时不加引弧板。
解：将力V 移到焊缝形心，可知焊缝受剪力V=100kN ，弯矩 m kN Ve M ⋅=⨯==202.0100翼缘焊缝计算长度为mm 106122130=⨯-腹板焊缝计算长度为mm 19010200=-（a ） （b ）图3-22 例题3-2（a ）T 形牛腿对接焊缝连接；（b ）焊缝有效截面焊缝的有效截面如图3-22b 所示，焊缝有效截面形心轴x x -的位置cm y 65.60.1192.16.107.100.1196.02.16.101=⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=cm y 55.1365.62.1192=-+=焊缝有效截面惯性矩4223134905.62.16.1005.411919121cm I x =⨯⨯+⨯⨯+⨯=翼缘上边缘产生最大拉应力，其值为22461/265/59.981013491065.61020mm N f mm N I My w t x t =<=⨯⨯⨯⨯==σ 腹板下边缘压应力最大，其值为22462/310/89.2001013491055.131020mm N f mm N I My w c x a =<=⨯⨯⨯⨯==σ 为简化计算，认为剪力由腹板焊缝承受，并沿焊缝均匀分布223/180/63.521019010100mm N f mm N A V w v w =<=⨯⨯==τ腹板下边缘正应力和剪应力都存在，验算该点折算应力222222/5.2912651.11.1/6.22063.5239.2003mmN f mm N w t a =⨯=<=⨯+=+=τσσ焊缝强度满足要求。
连接件强度计算
2 F bs h [ bs ]
2 64 10 10 240
3
53 . 3 mm
综上
L
max
L1 , L 2
53 . 3 mm
m
F
h L AS
b
d
例 8-13 销 钉 连 接 如 图 。 已 知 F=18kN, t=8mm, t1=5mm, d=15mm, 材 料 许 用 剪 应 力 [τ ] =60MPa, 许 用 挤 压 应 力 [σ bs]=200MPa, 试校核销钉的强度。
3、 铆钉组承受横向荷载
在铆钉组的计算中假设： （1）无论铆接的方式如何，均不考虑弯曲的影响。 （2）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 力也相同。 F 每个铆钉的受力为： F1
n
F
F
F
F
一个剪切面
一个剪切面
F
F
两个剪切面
F
F
例 8-14 某 钢 桁 架 的 一 结 点 如 图 。 斜 杆 A 由 两 个 63mm6mm的等边角钢组成，受力F=140kN的作 用。该斜杆用螺栓连接在厚度为=10mm的结点板 上，螺栓直径为d=16mm。已知角钢、结点板和螺 栓的材料均为Q235钢，许用应力为[]=170MPa， []=130MPa， [bs]=300MPa。试选择螺栓个数， 并校核斜杆A的拉伸强度。
3
F t (b d )
110 10
1 ( 85 16 )
159 . 4 MPa
综上，接头安全。
1 2 3
F F
t
F
d
t
钢结构螺栓连接计算例题
290
225
190
155
100
10.9
280
230
175
150
125
80
8.8
M30
M27
M24
M22
M20
M16
螺 栓 公 称 直 径（mm）
螺栓的性能 等 级
一个高强螺栓设计预拉力P值（kN）
表3-10
4、高强度螺栓摩擦面抗滑移系数
连接板接触面之间摩擦力的大小与摩擦系数有关，称为抗滑移系数，与表面处理方式有关。
图示连接受偏拉及剪力作用，由于没有支托板，剪力由螺栓本身承担即要承担拉力，同时要承担剪力，即螺栓受剪和拉。
或
对于螺栓受拉剪同时作用的承载能力，按实验结果可用相关关系计算：
或者，螺栓的破坏是拉和剪共同作用下的破坏。另外螺栓的对孔壁的挤压破坏同时可能出现。
解： （1）承托承受全部剪力
先计算单个螺栓所能承受的拉力设计值。
查p276附表8和p249附表1-3：Ae=245mm2，ftb=170N/mm2
V
e
4×100
50
50
1
5
180
M
N1
N2
N3
N5
N4
y1
y2
y3
y4
这时，螺栓群只承受剪力所产生的弯矩 M=Ve=250×0.14=35kNm。 这时应当按螺栓的抵抗弯矩绕最下边一排螺栓转动。设螺栓为M20,螺栓为5排2列，共10个。
在式中各个系数的含义：使螺栓中的拉应力接近于所用材料的屈服点（f0.2）,考虑材料不均匀系数0.9、超张拉系数0.9和剪应力（拧螺母时产生）引起的承载力降低系数1.2,按5kN的模数，予拉力计算列表
10第七章联接件的强度计算2
F
1
2
C Me
3
e F 偏心荷载 铆钉群
F： F Me=Fe
在F 作用下，铆钉群的分析 计算与（一）相同。
每个铆钉所受的力为：F1F
F iF
F 3
F2F
F
方向与F 相反。
C
F3F
F 1M
F 2M
r2 r1
C
r3
Me
F 3M
在力偶Me 作用下，每个铆钉 受力大小与该铆钉截面形心至铆钉 群中心的距离ri 成正比。
第七章2 连接件的强度计算
§7-8 概述
工程中几个杆件彼此连接时，起连接 作用的部件件称为连(联)接件。
δ δ
F
F d
铆接
F
F
b
键连接：
T
轮缘
键
轴
轮幅
榫接:
F
b
F
nl
h
δ
m
l
焊接： F F
胶接：
连接件：铆钉（螺栓、销 钉） 键；榫接； 焊接、胶接.
除杆件整体必须满足强度、刚度和稳定性的要 求外，连接件本身也应具有足够的强度.
在 铆钉群接头中，通常各铆钉的直径相同、材料也 相同，并按一定的规律排列。
（一）外力通过铆钉群中心 1、搭接接头
F F
δ
δ
F
d
F
b
2、对接接头
F
F
b
δ
δ1 δ1
F
d
F
假定外力均匀分配在每个铆钉上，每个铆钉所 受力均相等为F/n。因此，每个铆钉的名义切应力、 名义挤压应力均相等。
拉伸强度计算时，要注意铆钉的实际排列情况。
m
l
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
F pbL
（2）每个螺栓的剪力
V F pbL 22
10
（3）螺栓所受的名义切应力
V pbL / 2 2 pbL 2 2.0 0.06 0.15
A剪 d 2 / 4 d 2
3.14 0.0152
50.96( MPa )
4）单个螺栓与角钢 间的挤压力
240M Pa，试设计键的长度。
m
h
2
解：键的受力分析如图
F
FS
Fbs
2m d
2 1600 0.05
64kN
h AQ L
m F
b
d
切应力和挤压应力的强度条件
根据剪切强度条件
= FS [ ]
Lb
[L1]
FS
b
64 103 16 80
50mm
根据挤压强度条件
bs =
Fbs Lh
[bs ]
连接件的实用强度计算示例
= Q
A
c=
FC Ac
c ，Ac =t d
图示木杆接头，已知轴向力F＝50kN，截面
宽度b＝250mm，木材的顺纹挤压容许应力
[σbs]＝10MPa，顺纹许用切应力[τ]＝1MPa。 试根据剪切和挤压强度确定接头的尺寸L和a。
b F
a
LL
挤压面
F 剪切面
[L2 ]
2Fbs
h[bs ]
2 64103 10 240
53.3mm
2
综上
L maxL1,b
d
例题
9
• 外载集度 p=2MPa, 角钢厚 t=12mm, 长 L=150mm, 宽b=60mm，螺栓直径 d=15mm. 求螺栓名义切应力 和螺栓与角钢间的名义挤压应力（忽略角钢与工字 钢之间的摩擦力）
FS F
F
A Lb
L
F
b
50103 250 1
200mm
F
bs
Fbs Abs
F ba
bs
a F
b bs
50103 20mm 250 10
齿轮与轴由平键（b=16mm，h=10mm，）连接，它 传递的扭矩m=1600Nm，轴的直径d=50mm，键的许 用切应力为[]= 80M Pa ，许用挤压应力为[ bs]=
Q F pbL 22
11
（5）螺栓与角钢间的名义挤压应力
Q pbL / 2 pbL
A挤
td
2td
2.0 0.06 0.15 2 0.012 0.015
50( MPa )
12