連桿強(qiáng)度的校核

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1、連桿強(qiáng)度的校核431 校核連桿端頭的強(qiáng)度剪切機(jī)構(gòu)中，連桿承受著將活塞桿的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成兩個(gè)位置的 同步的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的全部工作載荷。其材料常用鑄鋼（ZG35、ZG40Mn），還有45 鍛鋼。大端頭、小端頭還有連桿本體三部分組成了連桿。 由剪切力產(chǎn)生的作用力為 連桿承受的主要載荷。所以，其強(qiáng)度計(jì)算要對端頭和連桿本體兩部分進(jìn)行校核。校核連桿端頭的強(qiáng)度連桿的端頭屬于曲桿類零件，它的強(qiáng)度計(jì)算與圓環(huán)狀零件類似，連桿端頭如 下圖所示，為一個(gè)環(huán)形力學(xué)模型，求出靜不定力矩后，然后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。tm - W2圖4-7連桿端頭受力圖1. 確定定力矩做如下假設(shè)，方便之后的計(jì)算：(1) 將原均布載荷的作用力簡化

2、為兩個(gè)集中載荷 N，假設(shè)力N的作用點(diǎn)位于與水平軸線成70的位置;參考工廠文獻(xiàn)取，“ 亠 -(2) 層半徑是一個(gè)平均半徑r。r。是斷面I -I中性層半徑r?和斷面U - U中性層半徑r?之和的一半，即(4.1)(3) 9 =0 45范圍內(nèi)，各個(gè)斷面的慣性矩都與斷面I -1的慣性矩I ?相等, 而9 =45 90范圍內(nèi)，各個(gè)斷面的慣性矩都和斷面U -U的慣性矩I ?相等。由以上假設(shè)，可以通過斷面I -I處的轉(zhuǎn)角為零的變形條件，求出靜不定力 矩Ma，斷面I -1轉(zhuǎn)角a ?為零的變形條件，可用下式表示為：(4.2)式中：M 作用的彎曲力矩:斷面的慣性矩;(4.3)k. 彎曲力矩對靜不定力矩的導(dǎo)數(shù)，即斑

3、I - ；*1丄Sl 對應(yīng)的斷面角B的弧長;E 材料的彈性模量;由于各區(qū)段的慣性力矩I和彎曲力矩不同，式（4.2）要分為三段進(jìn)行積分，即1 -1 EI 0M 1M 01r0d1112718 M1M 01r0d421 2|2 78M1M 02r0d(4.4)式中:M1 斷面角在70區(qū)域內(nèi)的彎曲力矩。Mi Ma-N 12cos(4.5)M2 斷面角在70 90區(qū)域內(nèi)的彎曲力矩。M2 MaIicosN cos702cos r0(4.6)M 01彎曲力矩M1對靜不定力矩Ma的導(dǎo)數(shù)。M 01Ma(4.7)M 02彎曲力矩M2對靜不定力矩Ma的導(dǎo)數(shù)。02M2Ma(4.8)將式（4.5）至（4.8）代入式子

4、（4.4）中進(jìn)行積分處理后，靜不定力矩Ma的計(jì)算公式便可得出，如下0.078 0.43丄 r0“ NI2Ma2I10.785 112(4.9)2. 計(jì)算連桿的應(yīng)力求出靜不定力矩a后，再計(jì)算各斷面的應(yīng)力考慮曲率修正系數(shù) 和 ，用直梁公式計(jì)算，如下：NM1FW1(4.10)NMyFWy(4.11)式中：Nz 斷面上垂直作用力;W抗拉伸截面系數(shù);M 斷面上彎曲力矩，由斷面角B,按照式子（4.5）的皿？或（4.6）的M?進(jìn)行計(jì)算；F 斷面的面積；1 承受拉伸應(yīng)力的斷面系數(shù);y 抗壓縮截面的系數(shù)；y 承受壓縮應(yīng)力的斷面系數(shù)；拉伸纖維曲率的修正系數(shù)；根據(jù)中性層平均半徑:和斷面高度h的比值在參考文獻(xiàn)3圖11

5、-40上查出；壓縮纖維曲率的修正系數(shù)，根據(jù)比值 m在參考文獻(xiàn)3圖11-40上查1、2、3、5、6 7桿的端頭直徑，都做成大小一樣，經(jīng)過受力分析，連桿1和連桿7承受的作用力最大。因此，只要桿件1和桿件7滿足了強(qiáng)度要求，其他桿件就可以滿足強(qiáng)度要求。斷面 I的慣性矩和斷面II II的慣性矩相同,因?yàn)樵O(shè)計(jì)的連桿端頭具有相同的截面面積。式（4.9）可以寫成Ma.078 .4300.162Nr0.785 1 1斷面II II承受壓力，38.23 M 232552.52335.3 Nbh2W Wy辰50 252323976.6 mm（4.ro由式（4.1）得rQ = -（65 + 4D） = 52.5Ma由

6、式（4.12）得Ma0.162 38 23 52 5 325（N.m）斷面I I承受拉力，M1由式子（4.5）得M1312N mM2由式子（4.6）得38.23cos70 coS90 52.521由式子（4.10）可得38.231032250010 61.12 976. 610 9380 Mpa由（4.11）得335.20 0.99976.56 10 9=309Mpa（T =u a式中：材料的許用應(yīng)力 b 材料的強(qiáng)度極限由文獻(xiàn)4 表3-1-9得b=1030n 安全系數(shù)取n 2iyJ綜上，桿件滿足極限強(qiáng)度要求校核連桿的本體強(qiáng)度在不考慮摩擦的影響時(shí)，連桿承受的主要壓力（拉力）還有因?yàn)榇?、小端頭的長度不相等所導(dǎo)致的偏心載荷。連桿本身最大應(yīng)力A如下:N NeAH Wa(4.13)式中丘連桿上的斷面系數(shù);H 2 65 506500沖：連桿上的作用力e 大端頭和小端頭長度不同而引起的偏心,如果作用力均勻分布，偏心距11L2 L1130 504022(4.14)Ll 連桿小端頭的長度L!50 mmL2 連桿大端頭的長度L2130 mmWA 斷面的抗彎系數(shù)Wa2 2bh 65 100323220312.5(4.15)334.16 106500 10 6334.16 10340 1020312.5 1072.52MparA o = SISMPa因此，桿體滿足強(qiáng)度要求