本文格式為Word版，下載可任意編輯——第六章強(qiáng)度與連接件設(shè)計(jì)第六章強(qiáng)度與連接件設(shè)計(jì)

6-2鉸接正方形鑄鐵框架如圖，邊長(zhǎng)a=100mm，各桿橫截面面積均為A=20mm2。材料許用

應(yīng)力為[?]拉=80MPa，[?]壓=240MPa，試計(jì)算框架所能承受的最大載荷Fmax。解:(1)確定各桿的內(nèi)力,分析節(jié)點(diǎn)A,由平衡方程得，

DFADsin45??FAsin45??0BF?FADcos45?FAcos45?0B2F?F2同理分析節(jié)點(diǎn)C求解:FAD?求得:FDC?F?AB??FFABC

F習(xí)題6-2圖

FADA2F2分析節(jié)點(diǎn)D,由平衡方程得,?CB2FAD?cos45?FFDB??2FDB?0FABD(2)根據(jù)強(qiáng)度條件確定框架所能承受的載荷,受拉各桿:FAD?[?]拉AADFADFDBFDC

2F?[?]拉?AAD?F?2.26kN2F受壓BD桿:BD?[?]壓ABD2F?[?]壓?ABD?F?3.39kN?框架所能承受的最大載荷Fmax?2.26kN

6-3圖中AB為剛性桿，拉桿BD和撐桿CK材料及截面面積均一致，BD=1.5m，CK=1m，

[?]=160MPa，E=200GPa，試設(shè)計(jì)二桿的截面面積。解：(1)求BD、CK桿的內(nèi)力，分析AB桿，由平

衡方程得，

FAyA1mCFCK2mK習(xí)題6-3圖

BFAyq=30kN/mDFBD

FAx?0;FAy?FCK?FBD?q?ABAB?02FCK?AC?FB?DAB?q?AB?變形協(xié)調(diào)條件:3?CK??BD力與變形物理關(guān)系:?CK?FCK?CKEA?BD?FBD?BDEA聯(lián)立求解得:FCK?135kN7270FBD?kN7(2)根據(jù)強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)面積ACK?ABDFCK?ACK?121mm2[?]F?BD?ABD?241mm2[?]

6-4圖中剛性梁由三根長(zhǎng)為L(zhǎng)=1m的拉桿吊掛，桿截面積均為2cm2,材料許用應(yīng)力為

[?]=120MPa，若其中一根桿尺寸短了0.05%L，按下述二種狀況安裝后，試計(jì)算各桿應(yīng)力并校核其強(qiáng)度。

a)短桿置于中間（圖a）。b)短桿置于一邊（圖b）。

解：a)分析剛性梁，受力圖如下圖，由平衡分程得，

FN1?FN312??3?FN2FN2?a?FN?32a變形協(xié)調(diào)條件:?3??2?0.05%LFN2LFL?3?N3EAEA

聯(lián)立求解得:FN1?6666.67NFN1

FN2a(a)

aFN3

?2?FN2?13333.33NFN3?6666.67N各桿的應(yīng)力:?1??3?FN1?33.3MPa?[?]A?2?滿足強(qiáng)度條件.FN2?66.7MPa?[?]A解：b)剛性梁的受力圖如下圖，由平衡條件得，

12??FN1FN2a(b)

aFN33FN1?FN3?FN2FN2?a?FN3?a變形協(xié)調(diào)條件:2?2??1????3FN2LFL?3?N3EAEA?EA?3333.3N聯(lián)立求解得:FN1?6L?EAFN3??3333.3N6LFN2?2FN3?6666.7N?1?FN1LEA?2?各桿應(yīng)力:?1??3?FN1?16.7MPa?[?]A?2?滿足強(qiáng)度條件.FN2?33.4MPa?[?]A

6-6圖中5mm×5mm的方鍵長(zhǎng)L=35mm，許用剪應(yīng)力[?]=100MPa，許用擠壓應(yīng)力為

[?j]=220MPa。若軸徑d=20mm，試求鍵允許傳遞給軸的最大扭矩M及此時(shí)在手柄處所施加的力F。

解(1)求鍵所能承受的最大剪力,根據(jù)剪切強(qiáng)度條件得，

FS?[?]A?FS?[?]?AFjAjFFS?17.5kN根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件:?[?j]?Fj?[?j]AjFj?19.25kN

2.5mm2.5mmFSM+600mm鍵不發(fā)生破壞,取FS?17.5kNM?FS?d?175kN?mm2F?600?M?F?0.292kN習(xí)題6-6

圖

6-7圖示接頭中二端被連接桿直徑為D，許用應(yīng)力為[?]。若銷(xiāo)釘許用剪應(yīng)力[?]=0.5[?]，試

確定銷(xiāo)釘?shù)闹睆絛。若釘和桿的許用擠壓應(yīng)力為[?j]=1.2[?]，銷(xiāo)釘?shù)墓ぷ鏖L(zhǎng)度L應(yīng)為多大？

解(1)確定銷(xiāo)釘?shù)闹睆絛

FdFDL習(xí)題6-7

圖

2FS?F?FS?F2剪切強(qiáng)度條件:F2d2?FSd2?[?]4?[?]?4確定F,考慮桿件的拉壓強(qiáng)度￡,FD4綜上所述,求得:d?D(2)確定銷(xiāo)釘?shù)墓ぷ鏖L(zhǎng)度Fj1?F?Fj1t1?dFSFSF??[?]2?F?[?]?4D2?4D2[?]5?D24Fj2t2d?[?j]?t2?5?D125?D48

?[?j]?t1?

Fj2?F?2?D[?]28?銷(xiāo)釘?shù)墓ぷ鏖L(zhǎng)度L?2t2?t1?6-9聯(lián)軸節(jié)如圖。4個(gè)直徑d1=10mm的螺栓布置在直徑D=120mm的圓周上。軸與連接法蘭

間用平鍵連接，平鍵尺寸為a=10mm，h=8mm，L=50mm。法蘭厚t=20mm,軸徑d=60mm，傳遞扭矩M=0.6kN?m，設(shè)[?]=80MPa，[?j]=180MPa，試校核鍵和螺栓的強(qiáng)度。

ttdDFSMoFSFSMFSha

習(xí)題6-9圖

解:(1)螺栓強(qiáng)度,求螺栓所承受的剪力,

L

4FS?D?M2FS?2.5kNFS2.5?1000??31.85MPa?A2?104螺栓側(cè)面擠壓:Fj?FS?2.5kN螺栓剪切強(qiáng)度:??FS1oM?j?(2)鍵的強(qiáng)度:FjAj?2500?12.5MPad1?t鍵所承受的剪力:FS1?d?M?FS1?20kN2??FS120000??40MPaA1aLFj1鍵側(cè)面擠壓Fj1?FS1?j?Fj1?100MPaAj1h?L2螺栓和鍵均滿足強(qiáng)度條件.?

6-10圖示搭接接頭中，五個(gè)鉚釘排列如下圖。鉚釘直徑d=25mm，[?]=100MPa。板1、2

的厚度分別為t1=12mm,t2=16mm,寬度分別為b1=250mm，b2=180mm。板、釘許用擠壓應(yīng)力均為[?j]=280MPa，許用拉應(yīng)力[?]=160MPa，求其可以傳遞的最大載荷Fmax。

解：(1)考慮鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度

5FS?FFS?F5??FS?[?]AF?245.3kNF5Ft1t2F(2)考慮鉚釘?shù)臄D壓強(qiáng)度5Fj?FFjAj?[?j]Fj?b1b2Aj?dt1習(xí)題6-10圖

FFS12F?420kN(3)考慮鉚釘?shù)睦瓑簭?qiáng)度3F51截面:?[?]?F?420kN(b2?3d)t22