剪切與扭轉(zhuǎn)mc資料.ppt

第6章連接件的實用計算與圓軸扭轉(zhuǎn),6.1剪切與擠壓的實用計算6.2圓軸扭轉(zhuǎn)的實例及計算模型6.3薄壁圓筒的扭轉(zhuǎn)6.4圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力與變形6.5圓軸扭轉(zhuǎn)時的強(qiáng)度、剛度條件6.6圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)變能,1.連接件,鉚釘連接,銷軸連接,平鍵連接,榫連接,sn,2.連接件的破壞形式一般有兩種：,（1）剪切破壞構(gòu)件兩部分沿剪切面發(fā)生滑移、錯動,（2）擠壓破壞在接觸區(qū)的局部范圍內(nèi)，產(chǎn)生顯著塑性變形,擠壓破壞實例,剪切與擠壓破壞都是復(fù)雜的情況，這里僅介紹工程上的實用計算方法,剪切受力特點：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等、方向相反且作用線很近。,變形特點：位于兩力之間的截面發(fā)生相對錯動。,3.剪切(shearing)的實用計算,得剪應(yīng)力（名義剪應(yīng)力）計算公式：,剪應(yīng)力強(qiáng)度條件：,假設(shè)剪應(yīng)力在剪切面（m-m截面）上是均勻分布的,剪切面上的剪力：FS=F,常由實驗方法確定,在計算中，要正確確定有幾個剪切面，以及每個剪切面上的剪力。,單剪,雙剪,例6-1鋼板厚度t=5mm，剪切強(qiáng)度極限=320MPa，若用直徑d=15mm的沖頭在鋼板上沖孔，求沖床所需的沖壓力。,分布于此圓柱面上的剪力為：,可得沖壓力：,解：沖孔的過程就是發(fā)生剪切破壞的過程。剪切面面積是直徑為d，高為t的圓柱面面積,F,3.擠壓（bearing）的實用計算,1、擠壓力Fbs：接觸面上的合力,2、擠壓面積：接觸面在垂直Fbs方向上的投影面,3、擠壓強(qiáng)度條件（準(zhǔn)則）：,常由實驗方法確定,Fbs,Fbs,Fbs,4.應(yīng)用,為充分利用材料，切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力應(yīng)滿足,例-圖示接頭，受軸向力F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，試校核其強(qiáng)度。,解：(1)板的拉伸強(qiáng)度,(2)鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度,(3)板和鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度,故強(qiáng)度足夠。,若板與鉚釘材料不同呢？,問題：指出下圖中的剪切面和擠壓面位置，寫出各剪切面面積和計算擠壓面面積。,q,正方形板,正方形柱,擠壓面,剪切面,問題：指出下圖中的剪切面和擠壓面位置，寫出各剪切面面積和計算擠壓面面積。,a,a,擠壓面,剪切面,傳動軸,工程中承受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的構(gòu)件,以水車產(chǎn)生動力冶煉鑄鐵（公元前2世紀(jì)）,天工開物,工程中承受扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的構(gòu)件,宋應(yīng)星（15871661）,構(gòu)件的受力特點：在垂直于桿件軸線的兩個平面內(nèi)，作用一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反的力偶。,扭轉(zhuǎn)變形特點：各橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。,軸:以扭轉(zhuǎn)為主要變形的直桿稱為軸如：機(jī)器中的傳動軸、石油鉆機(jī)中的鉆桿等。,扭轉(zhuǎn)角（）：任意兩截面繞軸線相對轉(zhuǎn)動而發(fā)生的角位移。剪應(yīng)變（）：縱向線傾斜的角度。,扭轉(zhuǎn)變形的描述,1.外力偶矩的計算,在工程中，一般不會直接“測量”力偶的大小。作用在轉(zhuǎn)軸上的力偶矩與轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和輸出功率有對應(yīng)關(guān)系，而后兩者更容易測量，因此可以應(yīng)用動力學(xué)的關(guān)系式來計算外力偶。,構(gòu)件的受力特點：在垂直于桿件軸線的兩個平面內(nèi)，作用一對大小相等、轉(zhuǎn)向相反的力偶。,1.外力偶矩的計算,力偶在單位時間內(nèi)所做的功即為功率，等于外力偶矩Me與角速度的乘積，即P=Me，而加速度可以由轉(zhuǎn)速n求得。,設(shè)：軸的轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)分(rmin)，其中某一輪傳輸?shù)墓β蕿镻千瓦(KW）實際作用于該輪的外力偶矩Me，則,功率為P馬力(735.5N*m/s）時,（1）扭轉(zhuǎn)桿件的內(nèi)力（截面法）,2.扭轉(zhuǎn)桿件的內(nèi)力扭矩及扭矩圖,M,T,取右段為研究對象：,內(nèi)力偶矩扭矩,取左段為研究對象：,（2）扭矩的符號規(guī)定：按右手螺旋法則判斷。,右手的四指代表扭矩的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指代表其矢量方向，若其矢量方向與截面的外法線方向相同，則扭矩規(guī)定為正值，反之為負(fù)值。,+,（3）扭矩圖：表示沿桿件軸線各橫截面上扭矩變化規(guī)律的圖線。,目的,11:,22:,33:,解：,例3,截面上的扭矩T等于截面保留一側(cè)所有扭轉(zhuǎn)外力偶矩的代數(shù)和，外力偶矩正負(fù)號用右手螺旋法則確定：四個手指表示轉(zhuǎn)向，大拇指代表方向與保留側(cè)端面外法線為正。,（4）內(nèi)力方程法求扭矩：,例4已知：一傳動軸，n=300r/min，主動輪輸入P1=500kW，從動輪輸出P2=150kW，P3=150kW，