第六章 强度与连接件设计
机械零件的强度和设计准则
3
屈服强度
了解材料开始产生塑性变形的载荷水平。
4
韧性与脆性
了解材料在受力时的表现，以及其破坏模式。
机械零件设计的目标
1 实用性
确保机械零件能够正 常运行并完成预定任 务。
2 安全性
保证机械零件在工作 条件下不会出现失效 和危险。
3 经济性
优化材料使用和制造 成本，提高效率。
强度计算方法
解析法
根据材料的应力-应变关系曲线进行数学计算。
探讨飞机机翼连接件的设计 要求和强度分析。
工程机械齿轮
研究工程机械齿轮的寿命和 强度评估。
机械零件的强度和设计准 则
在本次演示中，我们将探讨机械零件的强度和设计准则，包括材料强度概念、 设计目标、计算方法、常见准则、材料选择、强度验证以及案例分析。让我 们一起开始探索这个令人着迷的领域吧。
材料强度的基本概念
1
应力与应变
了解材料的应力-应变关系是评估其强度的基础。
2
抗拉强度
了解材料在拉伸载荷下的最大承载能力。
2 可加工性
选择易于加工和制造的材料。
如何进行强度验证
1
理论计算
基于强度计算公式，评估机械零件的承载能力。
2
有限元分析
使用计算机模拟方法预测机械零件的强度性能。
3
实验测试
通过物理实验验证机械零件的强度可靠性。
案例分析及实例解析
汽车发动机曲轴
深入剖析汽车发动机曲轴的 强度设计与优化。
飞机机翼连接件
试验法
通过实验测试材料的强度性能。
常见的设计准则
安全系数
考虑提供足够的强度裕度来避免失效。
曲轴弯曲
选择满足承载能力和刚度要求的适当材料。
第六章 轴与轴毂联接
轴的设计
第六章 轴及轴毂连接
二、初定轴径 （一）、类比法
参考同类机型，比较轴传递的功率、转速和工作条件 等初步确定轴的直径。
（二）、按扭转强度计算 dmin
T=9.55×106P/n τ T=T/w T N.mm w T ≈0.2d3
6
P 9.55 × 10 n ≤ [ τ ] MPa τ T= T 3 0 .2 d
d 2 = 1.7 d1 = 1.7 × 20 = 34mm
即d2＝34mm时与d1 等强度。 而今， d2＝60mm 故低速轴强度高。
第六章 轴及轴毂连接
那 根 轴 最 粗 ？
Ⅰ
Ⅱ
Ⅳ
Ⅲ
第六章 轴及轴毂连接
三、轴的强度计算 （一）确定支点和力作用点之间尺寸 几点假设：
1） 支点选择在轴承宽的中点。 2）带轮、齿轮等承受的载荷看成集中载荷，载荷作用在轮宽中点。 3）旋转零件之间、旋转零件与静止零件之间的距离由经验公式选取， 通常选取10～15mm。
（二）、半圆键
多用于轴端锥面 的辅助连接。传递较小的载 荷。
第六章 轴及轴毂连接
（三）、斜键
1:100 工作面
1:100的斜度。工作面为上下面。
1:100
普通斜键
钩头斜键
普通斜键：工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递单向轴向力； 特 点 ：适用于低速轻载、对中性较差，转动精度要求不高的场合。变载下易松 动。钩头只用于轴端连接，如轮子在中间，使用普通斜键，且键槽应比键长2倍才 能装入。且要装安全罩 。
第六章 轴及轴毂连接
9.55 × 10 6 P ⋅ d≥3 0.2[τ T ] n 9.55 × 10 6 令：A 0 = 3 0.2[τ T ] d ≥ A0
机械设计第六章教案
第六章键、花键、无键连接和销连接课堂类别：理论教学目标：通过本次课的学习，使学生掌握平键、花键联接设计计算方法，了解其它联接的类型与特点教学重难点：重点：平键、花键联接强度计算难点：无教学方法与手段：1.教学方法：教师讲授、案例分析、集体讨论、个别回答、师生互动启发2.教学手段：课件演示、视频课件主要教学内容及过程一、键联接的类型与构造松键联接——靠侧面挤压，圆用方向剪切承载，工作前不打紧1）平键；2）半圆键；3）花键平键——普通平键；导键与滑键。
普通平键：A型、B型、C型紧键联接：1）楔键联接；2）切向键联接1、平键普通平键——用于静联接—即轴与轮毂间无相对轴向移动，构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工轮毂槽用拉刀或插刀加工。
3）导向平键与滑键——用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接导向——键不动，轮毂轴向移动动联接——键随轮毂移动，滑移距离大时采用滑键由（轴径）d 查手册 b （宽）×h （高）×L （长）→强度验算2、半圆键————用于静联接（松联接）轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。
特点：工艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接缺点：轴槽对轴的强度削弱较大。
只适宜轻载联接。
3、楔键联接——紧联接普通楔键：上、下面为工作表面，有1：100斜度（侧面有间隙），4、切向键——两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面（打入）布置在圆周的切向。
工作原理；靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩。
二、键联接的强度校核失效形式： 压溃（键、轴、毂中较弱者——静联接）磨损（动联接）键的剪断（较少）1、平键联接的强度校核。
普通平键：a) 则其挤压强度条件为：P d P kldT l k T l k N ][2000/10002σσ≤=⋅=⋅= Mpa ][P σ——许用挤压应力 Mpa T ——扭矩（Nmm ）k ——工作高度 k =oh/2l ——工作长度 d ——轴径（mm ）b ）剪切强度条件：导向平键、滑键（动联接）][1023P kldT P ≤⨯= Mpa[P]——许用比压][2000/10002ττ≤===bldT bl T bl N d ][τ——键的许用剪应力（N/mm 2）花键联接：花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成 花键齿侧面为工作面——适用于动、静联接类型、特点和应用1、特点：2、花键类型 ①矩形花键 ③渐开线花键 ③三角形花键二、花键联接的设计计算无键联接：用非圆剖面的轴与毂孔构成的联接——称成型联接型面联接 轴和毂孔有柱形的和圆锥形的。
工程力学--第六章 剪切和挤压(强度和连接件的设计)
τ =FQ/Aτ≤[τ]=τb/nτ τ τ
连接件、被连接件 连接件、
剪断条件
工件、 工件、连接件
2)强度条件是一种破坏判据。判据的左端是工作状 2)强度条件是一种破坏判据。 强度条件是一种破坏判据 态下的控制参量（如应力），由分析计算给出； ），由分析计算给出 态下的控制参量（如应力），由分析计算给出； 右端则应是该参量的临界值，由实验确定。 右端则应是该参量的临界值，由实验确定。 3) 利用强度条件，可以进行 利用强度条件， 强度校核、截面设计、确定许用载荷或选材。 强度校核、截面设计、确定许用载荷或选材。 4) 强度计算或强度设计的一般方法为： 强度计算或强度设计的一般方法为：
剪切的实用计算
(1)剪力计算
以铆钉连接为例，沿剪切面切开, 取部分铆钉研究， 以铆钉连接为例，沿剪切面切开, 取部分铆钉研究，受力 如图。 如图。
双剪： 双剪：Q=P/2
一个剪切面
二个剪切面
单剪： 单剪：Q=P
强度计算
假定剪力Q均匀分布在剪切面上， 假定剪力 均匀分布在剪切面上， 均匀分布在剪切面上 以平均剪应力作为剪切面上的名义剪应 则有： 力，则有： τ=Q/A
P/A τ=Q/A =
P
剪切强度条件： 剪切强度条件： τ=Q/A≤[τ]=τb/nτ ≤τ τ
是材料剪切强度，由实验确定； τb是材料剪切强度，由实验确定；nτ是剪切安全系数。
剪断条件：对剪板、冲孔等需要剪断的情况， 剪断条件：对剪板、冲孔等需要剪断的情况，应满足
τ=Q/A>τb τ
Байду номын сангаас
功率、 功率、转速与传递的扭矩之关系：
冲 头 N Q
P=400kN d t
P N=P 落 料
机械连接件强度与可靠性的设计方法
机械连接件强度与可靠性的设计方法引言：机械连接件是工程设计中常用的一种重要元件，它们承担着传递力量和固定构件的重要任务。
在设计机械连接件时，强度和可靠性是两个关键考虑因素。
本文将介绍一些常用的机械连接件强度与可靠性的设计方法。
一、强度设计方法机械连接件的强度设计是确保其在工作过程中不会发生破坏或失效的重要环节。
以下是一些常用的强度设计方法：1. 材料强度计算：机械连接件的强度首先取决于所选用的材料。
设计师需要了解材料的力学性能，如抗拉强度、屈服强度和硬度等。
根据所选用的材料，可以计算出连接件的最大承载力。
2. 应力分析：连接件在工作过程中会受到各种应力的作用，如拉力、剪力和扭矩等。
通过对连接件进行应力分析，可以确定其各个部位的应力分布情况，从而判断是否会出现强度不足的情况。
3. 安全系数选择：为了确保连接件在工作过程中具有足够的强度储备，设计师通常会选择一个适当的安全系数。
安全系数是实际承载力与计算承载力之间的比值，一般取值在1.5到2之间。
二、可靠性设计方法除了强度设计外，机械连接件的可靠性也是设计中需要考虑的重要因素。
以下是一些常用的可靠性设计方法：1. 可靠性指标：可靠性指标是评估连接件可靠性的重要参数。
常见的可靠性指标有可靠指数和失效率等。
设计师可以根据实际需求选择适当的可靠性指标，并根据指标值进行设计。
2. 失效模式分析：通过对连接件的失效模式进行分析，可以找出可能导致连接件失效的主要因素。
常见的失效模式包括疲劳断裂、塑性变形和松动等。
设计师可以根据失效模式选择合适的设计方法，以提高连接件的可靠性。
3. 可靠性优化：在连接件设计过程中，可靠性优化是一个重要的环节。
通过优化设计参数，如材料选择、几何形状和表面处理等，可以提高连接件的可靠性。
同时，还可以通过使用可靠性分析软件进行优化设计。
结论：机械连接件的强度和可靠性是设计中需要重点考虑的因素。
通过合理选择材料、进行应力分析和选择适当的安全系数，可以确保连接件具有足够的强度。
螺纹连接强度计算
6）线 数 n ——螺纹螺旋线数目，一般为便于制造n≤4 螺距、导程、线数之间关系：S=nP
螺纹连接强度计算
7）螺旋升角ψ——中径圆柱面上螺旋线的切线与垂直于螺旋
8）牙型角α ——螺线a纹r轴c轴t线g向L的平平/面面d内的2螺夹纹角a牙rc型tg两侧ndP 边2的夹角
a)减载销 b)减载套筒 c)减载键
螺纹连接强度计算
（2）、轴向载荷受拉紧螺栓联接强度计算 ①工作特点：工作前拧紧，有F’；工作后加上工作载荷F 工作前、工作中载荷变化 ②工作原理：靠螺杆抗拉强度传递外载F
③解决问题： a) 保证安全可靠的工作，F’=？ b) 工作时螺栓总载荷， F0=？ ④分析： 图1，螺母未拧紧 螺栓螺母松驰状态
9）牙型斜角β——螺纹牙的侧边与螺纹轴线垂直平面的夹角
ddd dd2d22 dd1d11
PPP LL=L=n=nPnP(P(n(n=n2=)2=)2) LLL
ddddd2d22dd1d11
hhh
螺纹连接强度计算
§6—1 螺纹联接的类型及螺纹联接件
一、螺纹联接主要类型
1、螺栓联接 a) 普通螺栓联接(受拉螺栓连接)——被联接件不太厚，螺杆带
10 12200° C° C11 1 15 5° °
bb
3 30 0° °应槽用中时，b b带外d翅舌d0D0D垫嵌11 圈入内圆舌螺1155° 嵌母°入的轴槽
H
3 内30 0° ° ，螺3300° 母°即被锁bb 紧
HH
3300°°
斜斜 垫垫 圈圈
平 h 平 h 垫垫圈圈
斜斜垫垫圈圈
hh
d1 d1
连接件的强度计算
故铆钉连接满足剪切强度要求。
图6-22
② 校核铆钉或钢板的挤压强度。 每个铆钉受到的挤压力为
FC
F 2
52 2
26 kN
挤压面积为
AC d 1610 160 m m2
C
FC AC
26 103 160
162.5 MPa C 320 MPa
故铆钉连接满足挤压强度要求。
3
所以，此连接能承受的最大荷载 F = 314 kN。
图6-24
建筑力学
建筑力学
连接件的强度计算
1.1 剪切与挤压的概念
在工程实际中，机械和结构大都由许多零件或构件连接而成。连接的形式 有铆接、焊接、键连接、销钉连接等。其中，起连接作用的构件称为连接件，如 用来连接钢板的螺栓或铆钉、用来作为连接零件的销轴、用来连接轴和轮子的键 等，如图6-19 所示。
图6-19
这些连接件的受力特点是：作用在构件两侧面上外力合力的大小相等、方向 相反、作用线平行，与轴线垂直且相距很近，如图6-20a 所示；变形特点是：介于 作用力中间部分的截面，有发生相对错动的趋势。构件的这种变形称为剪切变形； 发生相对错动的截面称为剪切面，剪切面平行于作用力的方向，如图6-20b 所示， m‒m 截面为剪切面。F Βιβλιοθήκη 2dt270F
2 25 16 106
120 106
F 120 106 270 2 25 16 106 422.4 kN
(b) 根据Ⅱ‒Ⅱ截面计算，其受力如图6-24e 所示。
FN 2 A2
6F 8
b 4d t
3F 4
270 4 25 16 106
120 106
F 120 106 270 4 2516 106 4 435.2 kN
第六章键联接
第六章 键、花键、无键连接和销联接一．典型例题分析【例题一】直径d=80mm 的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=1.5d ，工作时有轻微冲击。
试确定平键联接尺寸，并计算其能传递的最大转矩。
[解题要点]（1）根据直径以及轮毂长在键长系列中选键；（2）将键的强度条件公式变形，可得到键所能传递的转矩。
[解题过程]根据轴径d=80mm ，查表得键的尺寸为剖面b=22mm ，h=14mm根据轮毂的长度L=1.5d=1.5×80=120mm从键长系列中，取键的公称长度100mm键的标记 键22×100 GB 1096-79键的工作长度为l=L-b=100-22=78mm键与轮毂键槽接触高度为k=h/2=7mm根据齿轮材料为钢,工作时有轻微冲击,取许用挤压应力[]a p MP 110=σ 根据普通平键联接的强度条件公式[]p p kld T σσ≤⨯=3102 可求得键连接传递的最大转矩为[]m N kld T p ⋅=⨯⨯⨯==4.24022000110807872000max σ【例题二】图示变速箱中的双联滑移齿轮采用矩形花键联接。
已知：传递转矩T ＝140N·m，齿轮在空载下移动，工作情况良好，轴径D ＝28mm ，齿轮轮毂长L=40mm ，轴及齿轮均采用钢制并经热处理，硬度值≤40HRC，试选择矩形花键尺寸及定心方式，校核联接强度。
[解题要点]（1）根据轴径选择花键型号；（2）根据花键连接强度条件公式对连接强度进行校核，然后判断是否满足强度。
[解题过程]由手册查得中系列矩形花键的齿数为6，外径28mm ，内径23mm ，花键型号：6×23×28×6，采用小径定心。
齿顶倒角3.0=Cmm ，2.0=r mm 。
平均直径mm d D d m 5.25223282=+=+= 齿的接触高度mmC dD h 9.13.022232822=⨯--=--= 取齿的接触线长度mm l40= 载荷不均匀系数8.0=ψ由轴和齿轮的材料及热处理方式，查表[]a p MP 120=σ根据花键静连接强度条件公式：a m p MP zhld T 1.305.25409.168.010********3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ψσ<a MP 120强度足够。
工程力学习题 及最终答案
第一章第二章第三章绪论思考题1) 现代力学有哪些重要的特征？2) 力是物体间的相互作用。
按其是否直接接触如何分类？试举例说明。
3) 工程静力学的基本研究内容和主线是什么？4) 试述工程力学研究问题的一般方法。
第二章刚体静力学基本概念与理论习题2-1 求图中作用在托架上的合力F R。
12030200N习题2-1图页脚内容页脚内容2-2 已知F 1=7kN ，F 2=5kN, 求图中作用在耳环上的合力F R 。
2-3 求图中汇交力系的合力F R 。
2-4 求图中力F 2的大小和其方向角。
使 a )合力F R =1.5kN, 方向沿x 轴。
b)合力为零。
2-5 二力作用如图，F 1=500N 。
为提起木桩，欲使垂直向上的合力为F R =750N ，且F 2力尽量小，试求力F 2的大小和角。
245601习题2-2图(b)xy4530F 1=30NF 2=20NF3=40N A xy4560F 1=600NF 2=700NF 3=500NA 习题2-3图(a )x70F 2F 1=1.25kN A习题2-4图30F 1=500NAF 2页脚内容2-6 画出图中各物体的受力图。
(b)B (a )A (c)(d)DACDB页脚内容2-7 画出图中各物体的受力图。
2-8 试计算图中各种情况下F 力对o 点之矩。
习题2-6图(d)习题2-7图(a )C DB DABCBABC页脚内容2-9 求图中力系的合力F R 及其作用位置。
习题2-8图P (d)PF( a )F 3M =6kN m F 3F 2页脚内容2-10 求图中作用在梁上的分布载荷的合力F R 及其作用位置。
( a )q 1=600N/mq=4kN/m( b )q A =3kN/m习题2-9图( c ) F 4F 3页脚内容2-11 图示悬臂梁AB 上作用着分布载荷，q 1=400N/m ，q 2=900N/m, 若欲使作用在梁上的合力为零，求尺寸a 、b 的大小。
工程力学课件(华中科技大学)
∆ δS δL
FNL FNS
10
3)力与变形的关系 由线弹性关系有： ) 由线弹性关系有： F F δS=FNSL/ESAS, δL=FNLL/ELAL, 注意到(1)式，由(2)、(3)式有： 注意到 式 、 式有： 式有 FL(1/ESAS+1/ELAL)=∆=0.25mm ∆ 单位系， 用(N、mm、MPa)单位系，可解得： 、 、 单位系 可解得： F=21236 (N)=21.2 (kN)
W +
G
FN
∫
x 0
ห้องสมุดไป่ตู้
γπ r x2 dx = σ 0 π r x2
12
γπr γπ x2=2σ0πrxdrx/dx σ
上式即为： 上式即为： dx=(2σ0/γrx)drx σ γ 积分， 从x=0, rx=r0；到x=x, rx=rx积分， 得到： 得到： 2σ 0 rx
x=
W
r0 rx
o x h
危险截面：
工作应力σ 工作应力σ大、许用应力[σ]小的截面。 许用应力[ 小的截面。 截面 危险截面满足强度条件。 处处满足强度条件 危险截面满足强度条件。 段为钢制， 和 如：杆AB段为钢制，BC和 段为钢制 CD为铜制。轴力如图。 为铜制。 为铜制 轴力如图。 AB段：轴力最大，σAB大； 段 轴力最大，
例6.4 试设计顶端承重W的等强度圆柱。 r0 试设计顶端承重W的等强度圆柱。 等强度设计：构件各截面应力相等。 等强度设计：构件各截面应力相等。 解：在x=0处，截面半径为 0, 压应力为 处 截面半径为r W=σ0πr02. σ0=W/πr02. 或 π σ 距顶端x 半径为r 截面内力为： 距顶端x处，半径为rx, 截面内力为：
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解：(1) 求 BD、CK 杆的内力，分析 AB 杆，由平
衡方程得，
FAy
q=30kN/m
FAy
A 1m
C FCK 2m K
D FBD
B
习题 6-3 图
FAx 0; FAy FCK FBD q AB
FCK
AC
FBD
AB
q
AB
AB 2
0
变形协调条件 : 3CK BD
力与变形物理关系 : CK
1
2
3
FN2
FN1 a
a
FN3
(b)
FN1 FN3 FN2
FN2 a FN3 a
变形协调条件 : 22 1 3
1
FN1L EA
2
FN2 L EA
3
FN 3 L EA
联立求解得
:
FN1
EA 6L
3333.3N
FN3
EA 6L
3333.3N
FN2 2FN3 6666.7N
各杆应力 : 1
F FAD cos 45 FAB cos 45 0
求解 : FAD
2 2
F
FAB
同理分析节点C
求得:
FDC FCB
2 2
F
分析节点D, 由平衡方程得,
2FAD cos 45 FDB 0 FDB 2F
(2)根据强度条件确定框架所能承受的载荷,
受拉各杆:
FAD AAD
[ ]拉
2 2
F
420kN
2截面:
(b2
F 2d )t2
[ ]
F
332.8kN
2F
3截面: (b1
5 2d )t1
[ ]
F
960kN
4截面: (b1
F 3d )t1
[ ]
F
336kN
取 F 245.3kN
1
2
1 4
2 3
4
3
综上所述,要保证搭接接头安全,其可传递的最大载荷为245.3kN。
键所承受的剪力 :
FS1
d 2
M
FS1
20kN
FS1 A1
20000 aL
40MPa
键侧面挤压 Fj1 FS1
j
Fj1 Aj1
Fj1
h 2
L
100MPa
螺栓和键均满足强度条件.
FS1
o M
6-10 图示搭接接头中，五个铆钉排列如图所示。铆钉直径 d=25mm，[]=100MPa。板 1、2 的厚度分别为 t1=12mm, t2=16mm, 宽度分别为 b1=250mm，b2=180mm。 板、钉许用挤 压应力均为[j]=280MPa，许用拉应力[]=160MPa，求其可以传递的最大载荷 Fmax。
第六章 强度与连接件设计
6-2 铰接正方形铸铁框架如图，边长 a=100mm，各杆横截面面积均为 A=20mm2。材料许用
应力为[]拉=80MPa，[]压=240MPa，试计算框架所能承受的最大载荷 Fmax。
解: (1) 确定各杆的内力, 分析节点 A, 由平衡方程得，
FAD sin 45 FAB sin 45 0
[]=120MPa，若其中一根杆尺寸短了 0.05%L，按下述二种情况安装后，试计算各杆应
力并校核其强度。
a) 短杆置于中间（图 a）。
b) 短杆置于一边（图 b）。
解：a) 分析刚性梁，受力图如图所示，由平衡分程得，
FN1 FN3 FN2 FN2 a FN3 2a
变形协调条件 : 3 2 0.05%L
F 0.292kN
2.5mm 2.5mm
600mm FS
M +
习 题 6-6 图
6-7 图示接头中二端被连接杆直径为 D，许用应力为[]。若销钉许用剪应力[]=0.5[]，试
确定销钉的直径 d。若钉和杆的许用挤压应力为[j]=1.2[]，销钉的工作长度 L 应为多
大？
解 (1) 确定销钉的直径 d
施加的力 F。 F
解 (1)求键所能承受的最大剪力, 根据剪切强度条件得，
FS A
[ ]
FS [ ] A FS 17.5kN
根据挤压强度条件:
Fj Aj
[ j]
Fj [ j]Aj Fj 19.25kN
键不发生破坏,取FS 17.5kN
M
FS
d 2
175kN mm
F 600 M
3
FN1 A
16.7MPa
[ ]
2
FN 2 A
33.4MPa
[ ]
满足强度条件.
6-6 图 中 5mm×5mm 的 方 键 长 L=35mm ， 许 用 剪 应 力 [ ]=100MPa ， 许 用 挤 压 应 力 为
[j]=220MPa。若轴径 d=20mm，试求键允许传递给轴的最大扭矩 M 及此时在手柄处所
tt
d
D
MFS
FS
L
o
FS
FS M
h a
习题 6-9 图
解: (1)螺栓强度, 求螺栓所承受的剪力,
4FS
D 2
M
FS 2.5kN
螺栓剪切强度:
FS A
2.5 1000
4
102
31.85MPa
螺栓侧面挤压:Fj FS 2.5kN
j
Fj Aj
2500 d1 t
12.5MPa
(2)键的强度 :
解：(1)考虑铆钉的剪切强度
5FS F
FS
F 5
FS A
[ ]
F 245.3kN
F t1
t2 F
(2)考虑铆钉的挤压强度
5Fj F
Fj Aj
[ j ]
Fj
F 5
Aj dt1
F 420kN
(3)考虑铆钉的拉压强度
b1
b2
习题 6-10 图 F
FS
3F
1截面:
(b2
5 3d )t2
[ ]
2
FN2 L EA
3
FN 3 L EA
联立求解得 : FN1 6666.67N
FN2 13333.33N
FN3 6666.67N
各杆的应力: 1
3
FN1 A
33.3MPa
[ ]
2
FN 2 A
66.7MPa
[ ]
满足强度条件.
1
2
3
FN2
FN1 a
a
FN3
(a)
解：b) 刚性梁的受力图如图所示，由平衡条件得，
d
F D
F L
习 题 6-7 图
2FS F
FS
F 2
剪切强度条件 :
FS
4
d
2
[ ]
F
2 d2
[ ]
4
确定F, 考虑杆件的拉压强度£,
F
4
D2
[ ]
F
[
]
4
D2
综上所述,求得:d D
(2)确定销钉的工作长度
Fj1
F
4
D2[ ]
Fj1 t1 d
[ j] t1
5 24
D
Fj2
F
[
]拉
AAD
F
2.26kN
受压BD杆:
FBD ABD
[ ]压
2F [ ]压 ABD F 3.39kN 框架所能承受的最大载荷 Fmax 2.26kN
FA
D
F C
B
习题 6-2 图
FAD F
A FAB
D
FAD
FDC FDB
6-3 图中 AB 为刚性杆，拉杆 BD 和撑杆 CK 材料及截面面积均相同，BD=1.5m，CK=1m， []=160MPa，E=200GPa，试设计二杆的截面面积。
FCK CK EA
BD
FBD BD EA
联立求解得:FCK
135 7
kN
FBD
270 7
kN
(2)根据强度条件设计面积
ACK
FCK [ ]
ACK
121mm2
ABD
FBD [ ]
ABD
241mm2
6-4 图中 刚性 梁由三 根长为 L=1m 的拉杆 吊挂，杆 截面 积均为 2cm2, 材料 许用 应力为
F 2
8
D2[ ]
Fj2 t2d
[ j] t2
5 48
D
销钉的工作长度
L
2t2
t1
5 12DLeabharlann FSFFS
6-9 联轴节如图。4 个直径 d1=10mm 的螺栓布置在直径 D=120mm 的圆周上。轴与连接法兰 间用平键连接，平键尺寸为 a=10mm，h=8mm，L=50mm。法兰厚 t=20mm, 轴径 d=60mm， 传递扭矩 M=0.6kNm，设[]=80MPa，[j]=180MPa，试校核键和螺栓的强度。