连杆强度的校核

连杆强度的校核连杆强度的校核 4 3 14 3 1 校核连杆端头的强度校核连杆端头的强度 剪切机构中 连杆承受着将活塞杆的往复直线运动进一步转化成两个位置 的同步的往复运动的全部工作载荷 其材料常用铸钢 ZG35 ZG40Mn 还有 45 锻钢 大端头 小端头还有连杆本体三部分组成了连杆 由剪切力产生的作用力 为连杆承受的主要载荷 所以 其强度计算要对端头和连杆本体两部分进行校 核 4 3 24 3 2 校核连杆端头的强度校核连杆端头的强度 连杆的端头属于曲杆类零件 它的强度计算与圆环状零件类似 连杆端头如 下图所示 为一个环形力学模型 求出静不定力矩后 然后进行强度计算 图 4 7 连杆端头受力图 1 确定定力矩 做如下假设 方便之后的计算 1 将原均布载荷的作用力简化为两个集中载荷 假设力 的作用点位于与水 N 2 N 2 平轴线成 70 的位置 参考工厂文献取 2 层半径是一个平均半径 r r 是断面 中性层半径 r 和断面 中 性层半径 r 之和的一半 即 4 1 3 0 45 范围内 各个断面的惯性矩都与断面 的惯性矩 相等 而 45 90 范围内 各个断面的惯性矩都和断面 的惯性矩 相等 由以上假设 可以通过断面 处的转角为零的变形条件 求出静不定 力矩 Ma 断面 转角 为零的变形条件 可用下式表示为 4 2 式中 M 作用的弯曲力矩 断面的惯性矩 弯曲力矩对静不定力矩的导数 即 4 3 对应的断面角 的弧长 l S E 材料的弹性模量 由于各区段的惯性力矩 I 和弯曲力矩不同 式 4 2 要分为三段进行积分 即 4 4 0drMM I I drMM I I drMM EI 1 4 0 18 7 4 2 18 70021 2 1 0011 2 1 00111 式中 断面角在区域内的弯曲力矩 1 M 70 0 cos1 2 N MM a1 4 5 断面角在区域内的弯曲力矩 2 M 90 70 0 a2 rcos70cos 2 N cos1 2 N MM 4 6 弯曲力矩对静不定力矩的导数 01 M 1 M a M a 1 01 M M M 4 7 弯曲力矩对静不定力矩的导数 02 M 2 M a M a 2 02 M M M 4 8 将式 4 5 至 4 8 代入式子 4 4 中进行积分处理后 静不定力矩的计 a M 算公式便可得出 如下 2 1 0 2 1 a I I 1785 0 r I I 43 0 078 0 2 N M 4 9 2 计算连杆的应力 求出静不定力矩后 再计算各断面的应力 a M 考虑曲率修正系数和 用直梁公式计算 如下 l l W M F N 4 10 y W M F N y 4 11 式中 N 断面上垂直作用力 抗拉伸截面系数 l W M 断面上弯曲力矩 由断面角 按照式子 4 5 的 M 或 4 6 的 M 进行计算 F 断面的面积 承受拉伸应力的断面系数 l 抗压缩截面的系数 y W 承受压缩应力的断面系数 y 拉伸纤维曲率的修正系数 根据中性层平均半径和断面高度 h 的比值在参考文献 3 图 11 40 上查出 压缩纤维曲率的修正系数 根据比值 在参考文献 3 图 11 40 上查 出 1 2 3 5 6 7 杆的端头直径 都做成大小一样 经过受力分析 连 杆 1 和连杆 7 承受的作用力最大 因此 只要杆件 1 和杆件 7 满足了强度要求 其他杆件就可以满足强度要求 断面的惯性矩和断面的惯性矩相同 因为设计的连杆端头具有相 I IIII 同的截面面积 式 4 9 可以写成 0 0 a Nr162 0 11785 0 r43 0 078 0 2 N M 4 12 由式 4 1 得 0 r 由式 4 12 得 a M N m 断面承受拉力 由式子 4 5 得 II 1 M mN312M1 断面承受压力 由式子 4 6 得 IIII 2 M 5 5290cos70cos 2 23 38 5 52 2 23 38 325M2 mN 3 335 3 22 yl mm6 976 32 2550 32 bh WW 由式子 4 10 可得 l 96 3 l 106 976 325 12 1 1025002 1023 38 Mpa380 3255 5223 38162 0Ma 由 4 11 得 y 9 y 1056 976 2 335 9 00 309Mpa 式中 材料的许用应力 材料的强度极限 b 由文献 4 表 3 1 9 得 1030 b 安全系数 取 n2n l y 综上 杆件满足极限强度要求 4 3 34 3 3 校核连杆的本体强度校核连杆的本体强度 在不考虑摩擦的影响时 连杆承受的主要压力 拉力 还有因为大 小端 头的长度不相等所导致的偏心载荷 连杆本身最大应力如下 A AA A W Ne F N 4 13 式中 连杆上的断面系数 A F A F 650050652 连杆上的作用力 N 大端头和小端头长度不同而引起的偏心 如果作用力均匀分布 偏心距 e 4050130 2 1 LL 2 1 e 12 4 14 连杆小端头的长度 1 Lmm50L1 连杆大端头的长度 2 Lmm130L2 断面的