剪切计算及常用材料强度资料讲解.doc

剪切计算及常用材料强度2.剪切强度计算(1) 剪切强度条件 剪切强度条件就是使构件的实际剪应力不超过材料的许用剪应力F [] A (5-6)这里[t为许用剪应力，单价为Pa或MPa由于剪应力并非均匀分布，式(5-2)、(5-6)算出的只是剪切面上的平均剪应力，所以在使用实验 的方式建立强度条件时，应使试件受力尽可能地接近实际联接件的情况，以确定试样失效时的极限 载荷T,再除以安全系数n,得许用剪应力[[] n (5-7)各种材料的剪切许用应力应尽量从相关规范中查取一般来说，材料的剪切许用应力[t与材料的许用拉应力[e之间，存在如下关系： 对塑性材料：[]0.6#0.8[]对脆性材料：[]0.8也0[](2) 剪切实用计算剪切计算相应地也可分为强度校核、截面设计、确定许可载荷等三类问题，这里就不展开论述 了但在剪切计算中要正确判断剪切面积，在铆钉联接中还要正确判断单剪切和双剪切下面通过 几个简单的例题来说明例5-1图5-12(a)所示电瓶车挂钩中的销钉材料为 20号钢，[t# 30MPa,直径d=20mm挂钩及 被连接板件的厚度分别为t#8mm和ti# 12mm牵引力F=15kN试校核销钉的剪切强度。

图5-12电瓶车挂钩及其销钉受力分析示意图解：销钉受力如图5-12(b)所示根据受力情况，销钉中段相对于上、下两段沿 m-m和n-n两个面向左错动所以有两个剪切面，是一个双剪切问题由平衡方程容易求出:Fs销钉横截面上的剪应力为:FsA15 1032 4 (20 10 3)223.9MPa<[]故销钉满足剪切强度要求例5-2如图5-13所示冲床,Fmax=400KN，冲头[e ]=400MPa冲剪钢板的极限剪应力t=360MPa试设计冲头的最小直径及钢板最大厚度-*—d图5-13冲床冲剪钢板及冲剪部分受力示意图 解：(1)按冲头压缩强度计算 dFmaxAFmax4所以d(2)按钢板剪切强度计算t4 400 103400 1060.034m 3.4cm钢板的剪切面是直径为d高为t的柱表面FsAmaxdt所以Fmax400 1033.4 102 360 1060.0104m 1.04cm例5-3如图5-14所示螺钉受轴向拉力F作用，已知[t ]=0.6[ ,o求其d: h的合理比值-1图5-14螺钉受轴向拉力示意图4F7F dh解：螺杆承受的拉应力小于等于许用应力值:FnA 螺帽承受的剪应力小于等于许用剪应力值：FsA0、当0、T同时分别达到［旳［TJ.材料的利用最合理，既F 4F0.6 2dh d2所以可得d :h 2.4=extPart 01C9B6CD.第二节 冲压常用材料的化学成分和力学性能—、黑色金属二、 有色金属三、 非金属、黑色金属 ◎1. 深拉深用冷轧钢板发化学成分和力学性能1 ）深拉深钢板的化学成分 深拉深用冷轧钢板主要有及10、15、20钢。

其化学成分如表 8 — 44所示08AI 、 08F、 08、表8 — 44 深拉深冷轧薄钢板的化学成分（ GB/T5213 —1985和GB/T710—1991)化学成分（质量分数 %）钢板CSiMnPSNiCrCuAl08Al< 0.08< 0.030.35 〜0.450.0200.030.010.030.150.02 〜0.0708F0.05 ~< 0.030.25 〜0.110.500.0400.040.250.100.25080.05 ~0.17 〜0.35 〜0.120.370.650.0350.040.250.100.25100.07 〜0.17 〜0.35 〜0.140.370.650.0350.040.250.150.25150.12 〜0.17 〜0.35 〜0.190.370.650.0400.040.250.250.25200.17 〜0.17 〜0.35 〜0.240.370.650.0400.040.250.250.25（2）影响钢板冲压性能的主要因素 化学成分、金属组织、力学性能和表面质量等均影响冲压性能在上述钢号中用量最大的是 08钢，并有沸腾钢与镇静钢之分，沸腾钢 08F价廉，表面质量好，但偏析比较严重，且有“应变时效”倾向，对于冲压性能要 求高，外观要求严格的零件不适合。

08AI镇静钢板价格较高，但性能均匀，“应变时效”倾向小，适用于汽车、拖拉机覆盖件的拉深 1）08钢中主要元素对冲压性能的影响（表 8— 45）表8 — 45 主要元素对08钢冲压性能的影响元素名 称对冲压性能的影响C增加Fe C的数量，提高钢板的抗拉强度和屈服强度，降低塑性，使冲压性能恶化，特别是当 Fe C岀现于晶界时，对冲压性能的不利影响更大Si硅溶于铁素体中，强化铁素体的作用很大，增加强度，降低塑性，含硅量越低越好，深冲压钢板不能用 硅脱氧Mn锰的直接影响不大，锰和硫形成 MnS夹杂物，其数量和形态对冲压性能有影响P磷显著地增加强度和脆性，并有偏析倾向，易于形成带状组织，这些都对冲压性能不利S形成硫化物，其数量、形状和分布对冲压性能有很大影响，数量多、且呈细长条状分布的硫化物对冲压 性能不利Al是镇静钢的最终脱氧剂，可与氮形成氮化铝，显著降低钢板的“应变时效”倾向，容易得到“饼形”铁素体晶粒，改善冲压性能钢中铝的最佳含量为其质量分数 =（0.03〜0.05 ） %2 ）深拉深冷轧薄板铁素体晶粒度的标准（表 8 — 46）表8 — 46 深拉深冷轧薄钢板铁素体晶粒级别钢板状态钢号及拉深级别ZF HFFZS08Al05F， 8F， 10F08b， 15F， 20F， 08，10， 15， 2005F，08F，10F，15F，20F， 08b， 08， 10，15，20冷 轧6, 7，8或“饼形”6，7，8，9 或“饼形”6，7, 86, 7，8, 95, 6, 7，8, 91）铝镇静钢08AI按其拉深质量分为三级： ZF —拉深最复杂零件； HF—拉深很复杂零件； F—拉深复杂零件2）其他深冲薄钢板（包括热轧板）按冲压性能分级为： Z —最伸拉深件； S—深拉深件；P—普通拉深件3）深拉深冷轧薄钢板的力学性能（表 8 — 47）表8 — 47 深拉深冷轧薄钢板的力学性能（ GB/T5213 —1985和GB/T710仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除 谢谢5—1991 )钢号级 别厚度/mm/MPa/MPa/ (%不小于ZF全部260〜330200440.66HF全部260〜340210420.7008A1F>1.2260〜35022039—1.2260〜35022042—<1.2260〜35024042—Z280〜370—34—08FS< 4280〜390—32—P280〜390—30—Z280〜400—32—08S< 4280〜420—30—P280〜420—28—Z300〜420—30—10S< 4300〜440—29—P300〜440—28—Z340〜460—27—15S< 4360〜480—26—P360〜480—25—Z360〜500—26—20S< 4360〜510—25—P360〜510—24—4）深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度（表 8 — 48）表8 — 48 深拉深冷轧薄钢板的杯突试验冲压深度(GB/T5213 — 1985 和 GB/T710 —1991)钢板钢号及级别08A108、 08F10、 15、 20厚度ZFHFFZSPZSEr值（杯突试验深度）不小于0.59.59.39.19.08.48.08.07.40.69.89.69.49.48.98.58.47.80.710.310.19.99.79.28.98.68.00.810.610.510.310.09.59.38.88.20.910.810.710.510.39.99.69.08.41.011.210.810.710.510.19.99.28.61.111.311.010.910.810.410.2——1.211.511.211.111.010.610.4——1.311.711.311.311.210.810.6——1.411.811.411.411.311.010.8——1.512.011.611.511.511.211.0——1.6—11.811.711.611.411.2——1.7—12.011.911.811.611.4——1.8—12.112.011.911.711.5——1.9 12.212.112.011.811.7 2.0—12.312.212.111.911.8——2. 常用材料的力学性能(1)黑色金属材料的力学性能(表 8 — 49)表8 — 49 黑色金属材料的力学性能材料名称材料牌号材料状态抗剪强度/MPa抗拉强度/MPa伸长率屈服点/MPa弹性模量/MPa电工用工业纯铁C>0.025DT1DT2DT3已退火的18023026电工硅钢D11、D12D21、D31D32、D370D310〜340S41〜48已退火的19023026普通碳素钢Q1。