校核拉杆头部的剪切强度.
关于转向纵拉杆、转向垂臂、球头销强度校核规范(新)
关于转向纵拉杆、转向垂臂、球头销强度校核规范（设计参考）一、转向传动机构设计总体要求转向垂臂、转向节臂和梯形臂由中碳钢或中碳合金钢如35Cr 、40、40Cr 和40CrNi 用模锻加工制成。
多采用沿其长度变化尺寸的椭圆形或矩形截面以合理地利用材料和提高其强度与刚度。
转向垂臂与转向垂臂轴用渐开线花键联接，且花键轴与花键孔具有一定的锥度以得到无隙配合，装配时花键轴与孔应按标记对中以保证转向垂臂的正确安装位置。
转向垂臂的长度与转向传动机构的布置及传动比等因素有关，一般在初选时对小型汽车可取100～150mm ；中型汽车可取150～200mm ；大型汽车可取300～400mm 。
转向传动机构的杆件应选用刚性好、质量小的20、30或35号钢（低碳钢）的无缝钢管制造，其沿长度方向的外形可根据总布置的需要确定。
转向传动机构的各元件间采用球形铰接。
球形铰接的主要特点是能够消除由于铰接处的表面磨损而产生的间隙，也能满足两铰接件间复杂的相对运动。
在现代球形铰接的结构中均是用弹簧将球头与衬垫压紧。
横拉杆左右边杆外端的球形铰接应作为单独组件，组装好后以其壳体上的螺纹旋到杆的端部，以使杆长可调以便用于调节前束。
球头与衬垫需润滑，并应采用有效结构措施保持住润滑材料及防止灰尘污物进入。
球销与衬垫均采用低碳合金钢如12CrNi3A 、18MnTi 或40Cr 制造，工作表面经（高频常用）渗碳（慢时间长）淬火处理，渗碳层深1.5—3.0mm ，表面硬度HRC56—63，允许采用中碳钢40或45制造并经高频淬火处理，球销的过渡圆角处则用滚压工艺增强。
球形铰接的壳体则用钢35或40制造。
为了提高球头和衬垫工作表面的耐磨性，可采用等离子或气体等离子金属喷镀工艺。
二、转向纵拉杆、转向垂臂、球头销校核规范（一）纵拉杆校核规范 纵拉杆应有较小的质量和足够的刚度。
纵拉杆的形状应符合布置要求，有时不得不做成弯的，这就减小了纵向刚度。
拉杆用20、30或40钢无缝钢管制成。
材料力学试卷与答案
一、低碳钢试件的拉伸图分为、、、四个阶段。
(10分)二、三角架受力如图所示。
已知F=20kN,拉杆BC采用Q235圆钢，［σ钢］=140MPa,压杆AB采用横截面为正方形的松木，[σ木]=10MPa，试用强度条件选择拉杆BC的直径d和压杆AB的横截面边长a。
n＝180 r/min，材料的许用切四、试绘制图示外伸梁的剪力图和弯矩图，q、a均为已知。
（15分）2五、图示为一外伸梁，l=2m，荷载F=8kN，材料的许用应力[σ]=150MPa，试校核该梁的正应力强度。
(15分)六、单元体应力如图所示，试计算主应力，并求第四强度理论的相当应力。
(10分)e =200mm 。
八、图示圆杆直径d =100mm ，材料为Q235钢，E =200GPa ，λp =100，试求压杆的临界力F cr 。
(10分)《材料力学》试卷（1）答案及评分标准一、 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。
评分标准：各2.5分。
二、 d =15mm; a =34mm ．评分标准：轴力5分， d 结果5分，a 结果5分。
三、 τ=87.５ＭＰa, 强度足够．评分标准：T 3分，公式4分，结果3分。
四、评分标准：受力图、支座反力5分，剪力图5分，弯矩图5分。
五、σmax =155.8MPa ＞［σ］=100 MPa ，但没超过许用应力的5%，安全． 评分标准：弯矩5分，截面几何参数 3分，正应力公式5分，结果2分。
六、（1）σ１＝１４１.42 MPa ，σ＝０，σ３＝１４１.42 MPa ；（2）σr4=245 MPa 。
评分标准：主应力5分，相当应力5分。
七、σmax =０.64 MPa ，σmin =-6.04 MPa 。
F crd3m1..5qaF S 图 M 图F S 图——+M 图qa 2 qa 2／2八、Ｆc r =53.39kN评分标准：柔度3分，公式5分，结果2分。
一、什么是强度失效、刚度失效和稳定性失效？二、如图中实线所示构件内正方形微元，受力后变形 为图中虚线的菱形，则微元的剪应变γ为？ A 、α B 、α-090C 、α2900- D 、α2答案：D三、材料力学中的内力是指（）。
材料力学第5章剪切和挤压
第5章剪切和挤压5.1 剪切的概念和实例在工程实际中，为了将构件互相连接起来，通常要用到各种各样的连接。
例如图5-1中所示的（a）为拖车挂钩的销轴连接；（b）为桥梁结构中常用的钢板之间的铆钉连接；（c）为传动轴与齿轮之间的键块连接；（d）为两块钢板间的螺栓连接；（e）为构件中的搭接焊缝连接。
这些起连接作用的销轴，铆钉，键块，螺栓及焊缝等统称为连接件。
这些连接件的体积虽然比较小，但对于保证整个结构的牢固和安全却具有重要作用。
因此，对这类零件的受力和变形特点必须进行研究、分析和计算。
（a）（b）(c) (d)图5-1 工程中的连接现以螺栓连接为例来讨论剪切变形与剪切破坏现象。
设两块钢板用螺栓连接，如图5-2（a）所示。
当钢板受到横向外力N拉伸时，螺栓两侧面便受到由两块钢板传来的两组力P 的作用。
这两组力的特点是：与螺栓轴线垂直，大小相等，方向相反，作用线相距极近。
在这两组力的作用下，螺栓将在两力间的截面m-m处发生错动，这种变形形式称为剪切。
发生相对错动的截面称为剪切面，它与作用力方向平行。
若连接件只有一个剪切面，称为单剪切，若有两个剪切面，称为双剪切。
为了进一步说明剪切变形的特点，我们可以在剪切面处取出一矩形簿层来观察，发现在这两组力作用下，原来的矩形将歪斜成平行四边形，如图5-2b所示。
即矩形薄层发生了剪切变形。
若沿剪切面m-m截开，并取出如图5-2c所示的脱离体，根据静力平衡方程，则在受剪面m-m上必然存在一个与力P大小相等、方向相反的内力Q，此内力称为剪力。
若使推力P逐渐增大，则剪力也会不断增大。
当其剪应力达到材料的极限剪应力时，螺栓就会沿受剪面发生剪断破坏。
(a) (b) (c)图5-2 螺栓连接的剪切破坏5.2剪切和挤压的实用计算5.2.1剪切的实用计算受剪切的连接件一般大多为短粗杆，且剪切变形均发生在某一局部，要从理论上计算它们的工作应力往往非常复杂，有时甚至是不可能的。
即使用精确理论进行分析，所得结果也会与实际情况有较大的出入。
材料力学第5章剪切和挤压
第5章剪切和挤压5.1 剪切的概念和实例在工程实际中，为了将构件互相连接起来，通常要用到各种各样的连接。
例如图5-1中所示的（a）为拖车挂钩的销轴连接；（b）为桥梁结构中常用的钢板之间的铆钉连接；（c）为传动轴与齿轮之间的键块连接；（d）为两块钢板间的螺栓连接；（e）为构件中的搭接焊缝连接。
这些起连接作用的销轴，铆钉，键块，螺栓及焊缝等统称为连接件。
这些连接件的体积虽然比较小，但对于保证整个结构的牢固和安全却具有重要作用。
因此，对这类零件的受力和变形特点必须进行研究、分析和计算。
（a）（b）(c) (d)图5-1 工程中的连接现以螺栓连接为例来讨论剪切变形与剪切破坏现象。
设两块钢板用螺栓连接，如图5-2（a）所示。
当钢板受到横向外力N拉伸时，螺栓两侧面便受到由两块钢板传来的两组力P 的作用。
这两组力的特点是：与螺栓轴线垂直，大小相等，方向相反，作用线相距极近。
在这两组力的作用下，螺栓将在两力间的截面m-m处发生错动，这种变形形式称为剪切。
发生相对错动的截面称为剪切面，它与作用力方向平行。
若连接件只有一个剪切面，称为单剪切，若有两个剪切面，称为双剪切。
为了进一步说明剪切变形的特点，我们可以在剪切面处取出一矩形簿层来观察，发现在这两组力作用下，原来的矩形将歪斜成平行四边形，如图5-2b所示。
即矩形薄层发生了剪切变形。
若沿剪切面m-m截开，并取出如图5-2c所示的脱离体，根据静力平衡方程，则在受剪面m-m上必然存在一个与力P大小相等、方向相反的内力Q，此内力称为剪力。
若使推力P逐渐增大，则剪力也会不断增大。
当其剪应力达到材料的极限剪应力时，螺栓就会沿受剪面发生剪断破坏。
(a) (b) (c)图5-2 螺栓连接的剪切破坏5.2剪切和挤压的实用计算5.2.1剪切的实用计算受剪切的连接件一般大多为短粗杆，且剪切变形均发生在某一局部，要从理论上计算它们的工作应力往往非常复杂，有时甚至是不可能的。
即使用精确理论进行分析，所得结果也会与实际情况有较大的出入。
材料力学第二章
第二章 剪切与挤压1．剪切力互等定理适用情况有下列四种答案：（A ） 纯剪切应力状态；（B ） 平面应力状态，而不论有无正应力作用；（C ） 弹性范围（即前应力不超过剪切比例极限）；（D ） 空间任意应力状态；正确答案是 。
2．图示A 和B 的直径都有为d ，则两者中最大剪应力为：（A ） 24d a bP π； （B ） ()24d a P b a π+； （C ）()24d b P b a π+； （D ） 24db aP π；正确答案是 。
3．铆接头的连接板厚度 t = d ，则铆钉剪应力 =τ ，挤压应力 bs σ= 。
P/2P/24．图示在拉力P 的作用下的螺栓，已知材料的剪切许用应力 []τ 是拉伸许用应力][σ的0.6倍。
螺栓直径 d 和螺栓头高度h 的合理比值是 。
5．拉杆头部尺寸如图所示，已知 []τ =100MPa ，许用挤压应力[]MPa bs 200=σ 。
校核拉杆头部的强度。
6．在铆接头中，已知钢板的 MPa 170][=σ ，铆钉的 MPa 140][=τ ，许用挤压应力 MPa bs 320][=σ 。
拭校核强度。
7．在金属板上冲圆孔时，把板放在有圆孔的砧上，用圆柱形的冲头向下冲，如图所示（砧孔和冲头的直径应与要冲的孔直径相配合）。
设有厚度t = 6 mm 的金属板，要冲出直径d = 20 mm 的圆孔。
已知板的剪切强度极限 MPa b 330=τ 。
试求冲头应加于板上的压力 b Pb=100 t=10 t=108．把三块尺寸相同的木块胶合起来，如图所示。
若P=10KN时，该胶合联接被剪开，试计算胶合处的平均抗剪强度。
9．图示木榫接头，F=50KN，试求接头的剪切与挤压应力。
材料力学试卷答案
一、低碳钢试件的拉伸图分为、、、四个阶段。
(10分)二、三角架受力如图所示。
已知F=20kN,拉杆BC采用Q235圆钢，［σ钢］=140MPa,压杆AB采用横截面为正方形的松木，[σ木]=10MPa，试用强度条件选择拉杆BC的直径d和压杆AB的横截面边n＝180 r/min，材料的许用四、试绘制图示外伸梁的剪力图和弯矩图，q、a均为已知。
（15分）2五、图示为一外伸梁，l=2m，荷载F=8kN，材料的许用应力[σ]=150MPa，试校核该梁的正应力强度。
(15分)=200mm。
b=180mm，h=300mm。
求σmax和σmin。
（15分）八、图示圆杆直径d =100mm ，材料为Q235钢，E =200GPa ， p =100，试求压杆的临界力F cr 。
1）答案及评分标准一、 弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩断裂阶段。
评分标准：各2.5分。
二、 d =15mm; a =34mm ．评分标准：轴力5分，d结果5分，a结果5分。
三、τ=87.５ＭＰa, 强度足够．评分标准：T 3分，公式4分，结果3分。
四、评分标准：受力图、支座反力5分，剪力图5分，弯矩图5分。
五、σmax=155.8MPa＞［σ］=100 MPa ，但没超过许用应力的5%，安全．评分标准：弯矩5分，截面几何参数3分，正应力公式5分，结果2分。
六、（1）σ１＝１４１.42 MPa，σ＝０，σ３＝１４１.42 MPa；（2）σr4=245 MPa。
评分标准：主应力5分，相当应力5分。
七、σmax=０.64 MPa，σmin=-6.04 MPa。
评分标准：内力5分，公式6分，结果4分。
1..5qaF S图M图F S图——+M图qa2qa2／2八、Ｆc r =53.39kN评分标准：柔度3分，公式5分，结果2分。
一、什么是强度失效、刚度失效和稳定性失效？二、如图中实线所示构件内正方形微元，受力后变形 为图中虚线的菱形，则微元的剪应变γ为 ？ A 、 α B 、 α-090C 、 α2900- D 、 α2答案：D三、材料力学中的内力是指（ ）。
拉杆强度校核本人实践计算所得
预防事故发生： 强度不足的结构 在使用过程中可 能发生意外事故， 造成人员伤亡和 财产损失。
提高设计水平： 通过强度校核， 可以发现结构设 计中的不足之处， 进而优化和完善 设计，提高整体 设计水平。
校核方法概述
拉杆强度校核的 背景和意义
拉杆强度校核的 基本原理和方法
拉杆强度校核的 实践计算流程
拉杆强度校核的 注意事项和限制 条件
结果：根据校核结 果撑等，以优化设计。
06
实践计算过程及结果
计算过程概述
确定拉杆的截面积和材料属性 计算拉杆的应力分布 校核拉杆的强度是否满足要求 根据计算结果采取相应的措施
计算结果分析
拉杆强度校核计算公式
计算过程中的参数取值
计算结果与标准值的对比
挤压应力校核的注意事项：考虑拉杆的实际工作状态，如温度、腐蚀等因素对材料性能的影响； 根据具体应用选择合适的材料和规格的拉杆。
综合应力校核
定义：根据拉杆的受力 情况，计算拉杆内部的 应力分布情况。
目的：确保拉杆在承受 外力时不会发生屈服或 断裂，保证结构的安全 性和稳定性。
方法：采用有限元分析 或实验测试等方法进行 综合应力校核。
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拉杆强度校核实践计算
汇报人：XX
目录
01 02 03 04 05 06
拉杆强度校核背景 拉杆材料的选择
拉杆截面尺寸设计 拉杆受力分析
拉杆强度校核计算 实践计算过程及结果
01
拉杆强度校核背景
拉杆在机械结构中的作用
拉杆是机械结构中的重要元件， 用于传递力和运动。
拉杆的强度校核是确保机械结构 安全稳定运行的关键环节。
计算结果的不确定性分析
结果验证及结论
转向纵拉杆 转向垂臂 球头销强度校核
Fr
Mr l1
―――――（10）
式中 l1 ——转向节臂的当量长度（ l1 =235 mm）
得出： Fr
2490293.7 235
10597
N
图 2-2 转向装置图
c、纵拉杆最大折弯处所受弯矩 M M Frlmax ―――――（11）
式中 lmax 为纵拉杆折弯处到纵拉杆两端球铰中心连线的最大落差（由图 2-1 所示，
关于转向纵拉杆、转向垂臂、 球头销强度校核规范（设计参考）
一、转向传动机构设计总体要求
转向垂臂、转向节臂和梯形臂由中碳钢或中碳合金钢如 35Cr、40、40Cr 和 40CrNi 用模 锻加工制成。多采用沿其长度变化尺寸的椭圆形或矩形截面以合理地利用材料和提高其强度 与刚度。转向垂臂与转向垂臂轴用渐开线花键联接，且花键轴与花键孔具有一定的锥度以得 到无隙配合，装配时花键轴与孔应按标记对中以保证转向垂臂的正确安装位置。转向垂臂的 长度与转向传动机构的布置及传动比等因素有关，一般在初选时对小型汽车可取 100～ 150mm；中型汽车可取 150～200mm；大型汽车可取 300～400mm。
根据左转极限位置装置图 2-3 所示，当转角为 40 度时， =46.6 度，由公式
Frl
Fr cos
―――――（14）
得出
Frl
10597 cos 46.6
15423
N
图 2-3 前轮左转快到极限位置
当前轮左转达到极限位置之后，方向盘往右打，此时纵拉杆所受力大小与 Frl 相等，
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5.15下午
三、设计案例分析 （一）转向纵拉杆校核
以厦门金龙公交 XMQ6891G 转向纵拉杆强度校核为例进行案例分析 1、原设计案例资料
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7-33 试校核图示拉杆头部的剪切强度和挤压强度。
已知图中尺寸D =32mm ，d =20mm 和h =12mm ，F =75kN ，材料的许用切应力][τ=100MPa ，许用挤压应力240][bs =σMPa 。
解：1. 校核拉杆头部的剪切强度
由平衡方程容易求出
Q F F =
拉杆头部剪切面上的切应力为
3
Q
751099.5MPa []2012
F F A dh ττππ⨯====<⨯⨯ 故拉杆头部满足剪切强度要求。
2. 校核拉杆头部的挤压强度
F F =bs
则挤压应力为 3
bs bs bs 2222bs 47510153MPa []()(3220)
4
F F D d A σσππ⨯⨯====<-- 故拉杆头部也满足挤压强度要求。
7-40 一螺栓将拉杆与厚为8mm 的两块盖板相联接。
各零件材料相同，许用应力均为
MPa 80][=σ，MPa 60][=τ，MPa 160][bs =σ。
若拉杆的厚度δ=15 mm ，拉力F =120kN ，试设计螺栓直径d 及拉杆宽度b 。
解：1. 按螺栓的剪切强度设计d
螺栓有两个剪切面，为双剪切。
由平衡方程容
易求出
2
Q F F =
Q 22224
F F F d A d
τππ===≤[]τ 即
d
35.7mm 2.按螺栓的挤压强度设计d
由题可知，长度为16mm 的两段插销所承受的挤压力与长度δ=15 mm 为的一段插销所承受的挤压力相同，而前者的挤压面积较后者大，所以应以后者来校核挤压强度。
这时，挤压面上的挤压力
F F =bs
于是
bs bs bs F F A d
σδ==≤bs []σ 即
d ≥3
e bs 1201050mm []15160
F δσ⨯==⨯ 两个长度中应选其中较大者，即取螺栓直径d =50 mm 。
3.按拉杆的拉压强度设计b
由题可知，拉杆横截面上的轴力N 120kN F =。
N F F A b
σδ==≥[]σ 即
b ≥3
12010100mm []1580
F δσ⨯==⨯ 故取拉杆的宽度b =1000 mm 。
8-1 绘出图示各轴的扭矩图并求max x M 。
注意(e)图的AB 段上承受的是均匀分布力偶矩m ，它表示的是沿圆轴轴线每单位长度上的扭转力偶矩值(m/m N ⋅)。