汽车钣金工：剪切和挤压的应用

1.剪切

构件在受到一对大小相等、方向相反、作用线相隔很近的外力（或外力的合力）作用下，截面沿着作用力的方向发生相对错动的变形，称为剪切变形。在变形过程中产生相对错动的截面称为剪切面，它位于方向相反的两个外力作用线之间，且平行于外力作用线，如图6-7所示。剪切力作用于m—n的平面内，m—n称为剪切面，剪切面上的内力的合力必然与外力平行。机械产品中，常用的最普遍的螺栓联接就是受剪切应力的构件（当然也有受拉伸力的），还有如联结齿轮和轴键等。

图6-7 剪切力作用于m—n平面内

由图可知，剪切力Q=F，剪应力τ=Q/A。由于剪应力在剪切面上的分布情况比较复杂，需要满足的剪切强度条件是：

τ=Q/A≤[τ] （6-3）

式中[τ]——材料的许用剪切应力。

因为[τ]是采用材料的剪切破坏实验法，再除以安全系数得到的，所以工程中采用的剪切强度条件基本可靠，符合实际情况。

2.挤压

在接触表面互相压紧而产生局部变形的现象，称为挤压。作用在接触面上的压力，称为挤压力，用F_jy表示。挤压面上的压强，称为挤压应力，用σ_jy表示。挤压应力与压缩应力不同，挤压应力只分布在两构件接触的局部区域，而压缩应力是分布在整个构件内部。

在工程实践中，往往由于挤压破坏，使连接松动，而不能正常工作，因此，除了进行剪切强度计算外，还要进行挤压强度计算。(www.xing528.com)

挤压应力在挤压面上的分布很复杂，和剪切一样，也采用“实用计算法”来建立挤压强度条件是：

σ_jy=F_jy/A_jy≤[σ_jy] （6-4）

挤压面积A_jy的计算方法是根据接触面的具体情况而定。如前面剪切实例中讲到的齿轮与轴的联接如图6-8所示，那么A_jy的计算公式为

A_jy=hL/2 （6-5）

对于螺栓、销钉等圆柱形的联接件，其接触面近似半圆柱面。根据理论分析，在半圆柱面上的挤压应力分布大致如图6-9所示，中点的挤压应力最大。对螺栓、销钉等圆柱形联接件的挤压面积计算公式为A_jy=dt。其中d为螺栓直径，t为钢板厚度。

图6-8 挤压面积

图6-9 圆柱面上挤压应力分布

因为在计算试验中，以螺栓的正投影面作为挤压面积计算而得到的挤压应力与圆柱接触面上的实际最大工作应力最大值大致相等。