【正文】 t t d F F 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 F 1 1 2 2 3 3 。 b F F t t d F F 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 (假定每個(gè)鉚釘受力相等 ) 試： 校核鉚接頭的強(qiáng)度。 m m d F b h L 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 【 解 】 所以，鍵滿足強(qiáng)度要求。 擠壓面積 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的剪切實(shí)用計(jì)算 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的剪切實(shí)用計(jì)算 F F 木榫接頭 ， a=b=12cm，c=, h=35cm, F=40kN, 求接頭的剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力 . ?剪力和 擠壓力為： F F F F b a c h 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ?： 剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 【 例 37】 【 解 】 ?鍵的受力分析 【 例 312】 齒輪與軸由平鍵連接(b h L=20 12 100)， 它傳遞的扭矩 m = 4 kN Fjy Fjy Fjy 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的剪切實(shí)用計(jì)算 擠壓面和擠壓面積： 擠壓面是構(gòu)件相互壓緊部分的表面 ， 接觸面在垂直 Fjy方向上的投影面的面積 。 擠壓： 構(gòu)件局部面積的承壓現(xiàn)象。 名義剪應(yīng)力 ── ?： 剪切強(qiáng)度條件： 工作應(yīng)力不得超過(guò)材料的許用應(yīng)力。 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 剪切面 ──AQ ： 剪切面面積。適用：構(gòu)件體積不大 ， 真實(shí)應(yīng)力相當(dāng)復(fù)雜情況 ， 如連接件等 。 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。 F n n FQ 剪切面 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的 受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn) 單剪 雙剪 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的 受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn) n n F F 連接處破壞三種形式： F n n FQ 剪切面 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ① 剪切破壞 沿鉚釘?shù)募羟忻婕魯?，?n– n面。 ? 連接件的 受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn) 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 n n F F ③ 剪切面： 剪切面是構(gòu)件的兩部分有發(fā)生相互錯(cuò)動(dòng)趨勢(shì)的平面 ,如 n– n 。 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的概念及分類 m 軸 鍵 齒輪 ? 鍵 連接 傳遞扭矩 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的概念及分類 ? 焊接 ? 榫連接 廬山觀音橋 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的概念及分類 螺栓連接 鉚釘連接 ─ 搭接 銷軸連接 ─ 對(duì)接 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 連接件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 連接件的概念及分類 n n F F 以鉚釘為例： ① 受力特點(diǎn)： 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。 ? 螺栓連接 可傳遞一般力 ，可拆卸 。 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 【 例 310】 【 解 】 空心圓軸設(shè)計(jì) 當(dāng) δ≤R0/10時(shí)，即可認(rèn)為是薄壁圓筒。 薄壁圓筒設(shè)計(jì)： D d ?設(shè)平均半徑 R0=(d+δ)/2 ? ????? ?? 20xR2M? ? ? ????? x2 M2d ??? ?????? x223 M2dd2 ??? 內(nèi)徑 d=100mm的空心圓軸 ， 受扭矩 Mx=5kN 求 : 實(shí)心軸的直徑 d1和空心軸的外直徑 D2；確定二軸的重量之比 。 nNmTBC ?210 3???m)( k N551m)(N4151432 101 5 03????? ??...T m 解：①求扭矩及扭矩圖 ② 計(jì)算并校核剪應(yīng)力強(qiáng)度 ③ 此軸滿足強(qiáng)度要求。 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 ][≤= m a xm a x τWMτpx圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度條件： 對(duì)于等截面圓軸： m a x []xtMW??([?] 稱為許用剪應(yīng)力。 其中 [? ]為 許用剪應(yīng)力 。 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的剪應(yīng)力分析 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 若將圓軸用同軸柱面分割成許多半徑不等的圓柱，根據(jù)上述結(jié)論，在 dx長(zhǎng)度上，雖然所有圓柱的兩端面均轉(zhuǎn)過(guò)相同的角度d?，但半徑不等的圓柱上產(chǎn)生的剪應(yīng)變各不相同，半徑越小者剪應(yīng)變?cè)叫　?為了確定橫截面上各點(diǎn)的剪應(yīng)力 ， 在確定了扭矩后 ， 還必須知道橫截面上的剪應(yīng)力是怎樣分布的 。 比例常數(shù) G稱為材料的 切變模量 。 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 剪應(yīng)力互等定理 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 微元能不能平衡？ 怎樣才能平衡？ 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? ?? ? 剪應(yīng)力互等定理 根據(jù)力偶平衡理論 在兩個(gè)互相垂直的平面上 ， 剪應(yīng)力必然成對(duì)存在 ， 且數(shù)值相等 ， 兩者都垂直于兩個(gè)平面的交線 ， 方向則共同指向或共同背離這一交線 ， 這就是 剪應(yīng)力 互等 定理 。 ? 剪應(yīng)力互等定理 剪切胡克定律 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 考察承受剪應(yīng)力作用的微元體 ， 假設(shè)作用在微元左 、 右面上的剪應(yīng)力為 ? ， 這兩個(gè)面上的剪應(yīng)力與其作用面積的乘積 ， 形成一對(duì)力 ， 二者組成一力偶 。 4. ? 與 ? 的關(guān)系： ? ? LRRL?????????? 微小矩形單元體如圖所示： 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 二、薄壁圓筒剪應(yīng)力 ? 大?。? ? ? 0 dAxA r M? ? ? ??A0：平均半徑所作圓的面積。 ?180。 ③ 所有矩形網(wǎng)格均歪斜成同樣大小的平行四邊形。 ：① 圓筒表面的各圓周線的形狀、大小和間距均未改 變，只是繞軸線作了相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng) 045??第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 [ ]σFA N B DBD ≥θhσFlc o s][=BDBDBD LAV ≥[ ] θhθhσFls inc o s= [ ] θσFl2s in2=lhADBC?x FNBD 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的 應(yīng)力與 強(qiáng)度 ? 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的剪應(yīng)力分析 ? 剪應(yīng)力互等定理 剪切胡克定律 ? 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)強(qiáng)度設(shè)計(jì) 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? 薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn) ? 薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn) 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的應(yīng)力與強(qiáng)度 薄壁圓筒： 壁厚 0101 rt ? （ r0：為平均半徑） 一、實(shí)驗(yàn)： ： ① 繪縱向線，圓周線； ②施加一對(duì)外力偶 m。 lhADBC?設(shè) F的作用線到 A點(diǎn)的距離為 x，取 ABC桿為研究對(duì)象。 3) 采用等強(qiáng)度石柱 (4) 比較 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 圖示三角形托架 ， AC為剛性桿 ， BD為斜撐桿 ，荷載 F可沿水平梁移動(dòng) 。 20kN 20kN 30kN 30kN 20kN 30kN ? ?c?? ?t?FN圖 ⊕ ? 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 【 例 35】 ? ?t21311Nm a xt4d1020AF??? ????? ? 10204dt31 ??????mmd ?? ?c22322Nm a xc4d1030AF??? ????? ? 10304dc32 ??????mmd ?mm21d ?最后選擇 設(shè)計(jì)橫截面直徑 kN20F 1N ? kN30F 2N ??第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 【 解 】 石柱橋墩，壓力 F=1000kN，許用應(yīng)力 [σ]=1MPa ，石料重度 ρ g=25kN/m3。 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 這種設(shè)計(jì)實(shí)際上是一種等強(qiáng)度的設(shè)計(jì)，是保證構(gòu)件與結(jié)構(gòu)安全的前提下，最經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)。 因此 ， 為了節(jié)省材料 ， 同時(shí)還可以減輕吊車結(jié)構(gòu)的重量 ， 可以重新設(shè)計(jì) AB桿的橫截面尺寸 。 (a) 第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 (b) FW (c) FW 3． 確定最大起吊重量 對(duì)于 AB桿，由型鋼表查得單根 10號(hào)槽鋼的橫截面面積為 cm2，注意到 AB桿由兩根槽鋼組成，并由 強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，得到 ? ??? ?? 2W1N1AB AF ＝＝由此解出保證 AB桿強(qiáng)度安全所能承受的最大起吊重量 ? ? kN 1 7 6 . 7 42W1 ????? －?第 3章 桿件的應(yīng)力與強(qiáng)度 ☆ 軸向拉壓桿的應(yīng)力與強(qiáng)度 ? ??? ?2W2N2AC FAF ＝＝由此解出保證 AC桿強(qiáng)度安全所能承受的最大起吊重量 ? ? N k 5 7 . 610cm8 0 42W2 ???? －?對(duì)于 AC桿 3． 確定最大起吊重量 為保證整