材料力学1Word下载.docx

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压力机是一种结构精巧的通用性压力机。

具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。

通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。

机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮），经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。

机械压力机在锻压工作完成后滑块程上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近.

不同型号的压力机能够产生的最大许可压力是不同的，下面就那最简单的小型压力机举例说明压力机在工作中能产生的最大许可压力。

下面举个列子说明压力机一般能承受的最大压力。

小型压力机铸铁框架如图（a）所示。

已知材料的许用拉应力[σt]=30MPa,许用压应力[σc]=160MPa。

截面尺寸如图（b）所示。

现在我们来求该压力机的最大许可压力F。

（a）

（b）

（c）

首先，根据截面尺寸，我们要计算出截面横截面积，确定形心位置，求出截面对形心主惯性轴y的主惯性矩Iy

A=150×

50×

2=15×

10-3m2

Z0=[25×

150×

50＋（50＋75）×

50]÷

A=75mm

Z1=200－Z0=125mm

Iy=150×

503÷

12＋502×

50＋50×

1503÷

50=5310×

104mm4

然后分析立柱的内力和应力。

像立柱这样的受力情况有时称为偏心拉伸。

框架立柱产生拉伸和弯曲两种变形，所以实质上是拉伸与弯曲的组合。

根据任意截面m-m以上部分的平衡（图c），容易求得截面m-m上的轴力FN和弯矩My分别为

FN=F,My=[（35＋7.5）×

10-2m]F=（42.5×

10-2m）F

式中F的单位为N，横截面上与轴力FN对应的应力是均布的拉应力，且

σ1=FN/A=F/（15×

10-3m2）

与弯矩My对应的正应力按线性分布，最大拉应力和压应力分别是

σ2tmax=MyZ0/Iy=（42.5×

10-2m）F×

（7.5×

10-2m）/5310×

10-8m4

σ2cmax=MyZ1/Iy=-（42.5×

[（20-7.5）×

10-2m]/5310×

从图c看出，叠加以上两种应力后，在截面内侧边缘上发生最大拉应力，且

σtmax=σ1+σ2tmax

在截面的外侧边缘上发生最大压应力，且

|σcmax|=|σ1+σ2cmax|

最后，由抗拉强度条件σtmax≦[σt],得

F≦45.1KN

由抗压强度条件σcmax≦[σc],得

F≦171.3KN

由上面的计算可知，为使该小型压力机同时满足抗拉和抗压强度条件，压力F不应超过45.1KN。

这样才能保证压力机在使用过程中不会出现特别严重的损伤。

验证压力机的压杆稳定性：

设压力机的压杆由45钢制成，σs=350MPa，σp=280MPa，E=210GPa。

长度L=703mm，直径d=45mm。

最大压力Fmax=45.1KN。

规定稳定安全因数nst=8~10。

试校核其稳定性。

（d）

由λ1=

=86.0

压杆简化成两端铰支杆，μ=1。

截面为圆形，i=

=d/4。

柔度为λ=μL/i=62.5

λ＜λ1

所以不能用欧拉公式计算临界压力。

为确定λ2，如用直线公式，由图（d）查得优质碳钢的a和b分别是：

a=461MPa，b=2.568MPa。

可见压杆的柔度λ满足λ2＜λ＜λ1，是中等柔度压杆。

由直线公式求出临界应力为

σcr=a-bλ=（461MPa）-（2.568MPa）×

62.5=301MPa

临界压力是

Fcr=σcrA=（301×

106Pa）×

（45×

10-3m）2×

π/4=478KN

压杆的工作安全因数为

n=Fcr/Fmax=（478KN）/（45.1KN）=10.6＞nst

所以压杆满足稳定性要求。

验证钻头的扭转变形：

设钻头上所加功率为P（kW）,转速n（r/min），钻头直径d。

由上面条件知

Me=9549P/n（N

M）

则扭矩T=Me

Wt=

d3/16

则钻头能承受最大切应力为

=T/Wt=152784×

P/n

d3≤[

]

则其大小取决与功率P、转速n、直径d

参考文献：

[1]刘鸿文.材料力学1[M].北京.高等教育出版社.2011年2月

[2]全国科学技术名词审定委员会.2002年2月