項目七剪切與擠壓剪切與擠壓項目七剪切與擠壓課題7.1剪切與擠壓的概念與實例課題7.2剪切與擠壓的實用計算螺栓連接鉚釘連接銷軸連接連接件：

在構(gòu)件連接處起連接作用的部件，稱為連接件。例如：螺栓、鉚釘、鍵等。連接件雖小，起著傳遞載荷的作用。

一、剪切的概念

機(jī)械中常用的連接件，如銷釘、鍵和鉚釘?shù)?，都是承受剪切的零件從實例我們可以得到剪切的受力特點：作用在構(gòu)件上的外力垂直于軸線，兩側(cè)外力的合力大小相等，方向相反，作用線相距很近。聯(lián)接件在發(fā)生剪切變形的同時，它與被聯(lián)接件傳力的接觸面上將受到較大的壓力作用，從而出現(xiàn)局部變形，這種現(xiàn)象稱為擠壓。如圖，上鋼板孔左側(cè)與鉚釘上部左側(cè)，下鋼板右側(cè)與鉚釘下部右側(cè)相互擠壓。發(fā)生擠壓的接觸面稱為擠壓面。擠壓面上的壓力稱為擠壓力，用Fjy表示。相應(yīng)的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用

jy表示。必須指出，擠壓與壓縮不同。擠壓力作用在構(gòu)件的表面，擠壓應(yīng)力也只分布在擠壓面附近區(qū)域，且擠壓變形情況比較復(fù)雜。當(dāng)擠壓應(yīng)力較大時，擠壓面附近區(qū)域?qū)l(fā)生顯著的塑性變形而被壓潰，此時發(fā)生擠壓破壞。另外可以看出，剪切面是與作用力平行的面，擠壓面是與作用力垂直的面。

擠壓面MMFFj孔擠扁或釘FFj鍵或槽變形MFjFjFj鍵上擠壓力擠壓面擠壓面二個剪切面擠壓面為曲面時的計算擠壓面FFFF二個擠壓面實際擠壓面FjFjFj計算擠壓面三個擠壓面1.強(qiáng)度校核;

選擇截面尺寸;2.

3.確定最大許可載荷剪切強(qiáng)度條件可解決三類問題：塑性材料：[

]＝（0.6～0.8）[

]脆性材料：[

]＝（0.8～1.0）[

]許用剪應(yīng)力與許用切應(yīng)力相似，由通過實驗得到的剪切強(qiáng)度極限除以安全系數(shù)得到。一般由于擠壓面上的擠壓應(yīng)力分布比較復(fù)雜，所以與剪切一樣，工程中也采用實用計算，即認(rèn)為擠壓應(yīng)力在擠壓面上均勻分布，于是有二、擠壓實用強(qiáng)度計算擠壓面上的擠壓力擠壓面的計算面積計算面積Ajy需根據(jù)擠壓面的形狀來確定。如鍵聯(lián)接的擠壓面為平面，則該平面的面積就是擠壓面積的計算面積。h/2h/2lAjyAjy=hl/2對于銷釘、鉚釘?shù)葓A柱聯(lián)接件，其擠壓面為圓柱面，擠壓面的應(yīng)力分布如圖。FF

d擠壓面dd

Ajy=d·

為保證聯(lián)接件具有足夠的擠壓強(qiáng)度而不破壞，擠壓強(qiáng)度條件為式中，[

jy]為材料的允許擠壓應(yīng)力，其數(shù)值可由實驗獲得。常用材料的仍可從有關(guān)的手冊上查得。對于金屬材料，許用擠壓應(yīng)力和許用拉應(yīng)力之間有如下關(guān)系：塑性材料[

jy]＝(1.5～2.5)[

]

脆性材料[

jy]＝(0.9～1.5)[

]

必須注意，如果兩個相互擠壓構(gòu)件的材料不同，則應(yīng)對材料強(qiáng)度較小的構(gòu)件進(jìn)行計算。擠壓強(qiáng)度條件可解決三類問題與剪切強(qiáng)度可解決問題相似。二、擠壓的實用計算1、擠壓面上的應(yīng)力（1）擠壓力：在接觸面上的合力,如圖7-2-1所示Fbs（2）擠壓面積：接觸面在垂直Fbs方向上的投影面的面積。如圖7-2-2所示Abs（3）擠壓應(yīng)力公式2、擠壓的強(qiáng)度計算例圖7-2-4中，已知鋼板厚度

，其剪切極限應(yīng)力

。若用沖床將鋼板沖出直徑

的孔，問需要多大的沖剪力?解：剪切面就是鋼板內(nèi)被沖頭沖出的圓柱體的側(cè)面，如圖7-2-4b所示。其面積為沖孔所需的沖力應(yīng)為

t凸模工件沖頭dtFd例

厚度為的主鋼板用兩塊厚度為的同樣材料的蓋板對接如圖示。已知鉚釘直徑為d=2cm，鋼板的許用拉應(yīng)力，鋼板和鉚釘許用剪應(yīng)力和許用擠壓應(yīng)力相同，分別為，。若F=250KN，試求:（1）每邊所需的鉚釘個數(shù)n；（2）若鉚釘按圖示排列，所需板寬b為多少？FF解：可采用假設(shè)的計算方法：假定每個鉚釘所受的力都是一樣的?？赡茉斐傻钠茐模海?）因鉚釘被剪斷而使鉚接被破壞；（2）鉚釘和板在釘孔之間相互擠壓過大，而使鉚接被破壞；（3）因板有釘孔，在截面被削弱處被拉斷。（1）鉚釘剪切計算F/nF/2nF/2nF/2n（2）鉚釘?shù)臄D壓計算因此取n=4.（3）主板拉斷的校核FF/nF/nF/nF/nFF/2II危險截面為I-I截面主板的強(qiáng)度條件為（忽略應(yīng)力集中的影響）：t小結(jié)1、剪切變形的受力特點：外力作用線平行、反向、垂直與軸線、相隔距離很小

變形特點：兩力間的橫截面發(fā)生相對錯動2、剪切與擠壓的實用計算剪切與擠壓的實用計算中要正確判斷剪切面與擠壓面的位置，并能夠計算出它們的實用面積剪切與擠壓的主要區(qū)別剪切面與外力平行擠壓面與外力垂直剪切應(yīng)力為剪應(yīng)力擠壓應(yīng)力為正應(yīng)力剪切面計算鉚釘與螺栓鍵擠壓面計算（2）正確地確定剪切面的位置及其上的剪力。剪切面在兩相鄰?fù)饬ψ饔镁€之間，與外力平行。（3）正確地確定擠壓面的位置及其上的擠壓力。擠壓面即為外力的作用面，與外力垂直；擠壓面為半圓弧面時，可將構(gòu)件的直徑截面視為擠壓面。