3.2剪切和挤压（课件）-高一《机械基础》同步教学（人民邮电版）

模块三 材料力学 1.剪切 (1)剪切的概念: ①剪切变形的受力特点是：作用于构件两侧面上外力的合力大小相等，方向相反，且作用线相 距很近。 ② 剪切变形的特征是：构件的两个力作用线之间的部分相对错动。 ③剪切面：在承受剪切的构件中，发生相对错动的截面，称为剪切面。 课题二 剪切和挤压 3.2 任务一 剪切与挤压基本概念 (2)剪力和剪切应力: 剪力：在剪切面m-n上, 必存在一个大小相等而方向与F相反的内力Q, 称为剪力。 = F Q /A 式中： ——剪切应力，单位MPa； F Q——剪切面上的剪力，单位N； A——剪切面积，单位mm2。 模块三 材料力学 (3) 剪切强度: 为了保证受剪构件在工作时安全可靠,必须使构件的工作剪应力不超过许用剪应力,即 = F Q /A≤ [} 式中[}表示材料的许用剪应力，其大小可以从相关设计手册中查得。 模块三 材料力学 2.挤压 （1）挤压的概念： ①挤压:机械中受剪切作用的联接件，在传力的接触面上，由于局部承受较大的压力，而出现 塑性变形，这种现象称为挤压。如图下a所示 ②挤压面:构件上产生挤压变形的表面称为挤压面。如图下b所示 　　　　　　　（ａ）　　　　　　　　　　　（ｂ） （2）挤压应力:挤压作用引起的应力称为挤压应力，用符号σｊｙ表示。挤压应力在挤压面上的 分布也很复杂，工程中近似认为挤压应力在挤压面上均匀分布。则 　　　　　　　　　　　　σｊｙ＝Ｐ／Ａｊｙ 模块三 材料力学 (3) 挤压强度: 为了保证构件不产生局部塑性变形,必须满足最大挤压应力不得超过许用挤压应力,即 　　　　　　　σ B ｍａｘ＝FB／ＡB≤ [σB] 式中： σ B ｍａｘ——最大挤压应力； [σB]——挤压许用应力； FB ——接触面间挤压力。 FB——挤压计算表面积。 工程中，常用作联接的螺栓、键、销、铆钉等标准件，常利用抗剪强度、挤压强度计算公式进行强度校核、设计截面尺寸以及确定许用载荷。 【例3-3】如下图所示，已知钢板厚度t=10mm，其剪切极限应力为[τ]=300MPa，若用冲床 在钢板上冲出直径d=25mm的孔，问需多大的冲剪力P？ 任务二 剪切与挤压在生产实践中的应用 模块三 材料力学 【例3-4】 如下图表示齿轮用平键与轴联接，已知轴的直径d=70mm，键的尺寸为ｂ×ｈ×Ｌ ２０ mm ×１２ mm ×１０ mm，传递的转距m=2kＮ·m，键的许用应力[τ] =60MPa， [σ ｊｙ]=100MPa，试校核键的强度。 模块三 材料力学 【例3-5】 如下图所示的起重机吊钩，上端用销钉联接。已知最大起重量F=120kN，联接处钢板 厚度t=15mm，销钉的许用剪应力[τ]=60MPa，许用挤压应力[σjy]=180MPa，试计算销钉的直 径d。 模块三 材料力学 1. 扭转的概念 一对大小相等，转向相反，且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用下,杆件上的各个横截面发生相对转动，这种变形称为扭转变形。 工程上常把以扭转变形为主要变形特征的杆件称为轴。 2.外力偶矩的计算: 凡输入功率的主动外力偶矩，m的方向与轴的转向一致；凡输入功率的阻力偶矩，m的方向与轴向相反。 若已知电动机传递的功率P和转速n，则电动机给轴的外力偶矩为 M=9550P/n （N·m） 式中式中： M——轴的外力偶矩， N·m ； P——轴传递的功率，kW； n——轴的转速，r/min 课题三 圆轴扭转 3.3 任务一 圆轴扭转的应力 模块三 材料力学 3. 扭矩的计算： （1）截面法求内力: 圆轴在外力偶矩作用下发生扭转变形，其横截面上将产生内力。轴上已知的外力偶矩为m，因为力偶只能用力偶来平衡，显然截面上的分布内力必构成力偶，内力偶矩以符号MT表示，即为扭矩。 （2）扭矩符号规定： 按右手螺旋法则，将扭矩表示为矢量，四指弯向表示扭矩的转向，则大拇指指向为扭矩矢量的方向，如下图所示，若矢量的指向离开截面时，扭矩为正；反之为负。 模块三 材料力学 （3）画轴力图: 当轴上承受多个外力偶矩作用时，各横截面上的扭矩是不同的。为了确