汽车机械基础课件（35讲）：第10讲 连杆机构强度校核

1、汽车机械基础技术应用课题:构件的拉压变形强度校核曲柄滑块机构 1. 认识连杆等构件在外力作用下的常见变形形式及规律。2. 能判断构件的承载能力,正确使用维护机器.教学目标:基本知识材料的力学性能-指材料在外力的作用下所表现出来的特性。如：强度、弹性、塑性、刚度、硬度、韧性构件的承载能力：强度-构件抵抗破坏的能力刚度-构件抵抗变形的能力稳定性-构件保持原有平衡状态的能力一、承载能力分析的任务例子工程实例:受拉(压)结构及其失效分析曲柄连杆机构连杆P构件承载能力的要求 构件应具备足够的强度，以保证在规定的使用条件下不致发生破坏。 构件应具备足够的刚度，以保证在规定的使用条件下不产生过量的变形。 构

2、件应具备足够的稳定性，以保证在规定的使用条件下不产生失稳现象。承载能力分析的任务 承载能力分析的主要任务是：研究构件在外力作用下的受力、变形和破坏规律，为合理设计构件提供有关强度、刚度和稳定性分析的基本理论和方法。（既安全又经济） 轴向拉伸压缩时的强度计算 1.、材料的极限应力塑性材料为屈服极限 脆性材料为强度极限 材料的极限应力是指保证正常工作条件下，该材料所能承受的最大应力值。拉压屈服极限强度极限Q235 钢：235 372-392 35 钢：31452945 钢：353598 65Mn：343510材料种类（ MPa ）（ MPa ）典型材料的极限应力拉压 连杆材料一般采用45钢、40C

3、r或40MnB等调质钢。合金钢虽具有很高强度，但对应力集中很敏感。2、工作应力？工程实际中是否允许：答案是：不允许！ 工作应力取决于内力大小和构件的几何尺寸。（只要外力和构件几何尺寸相同，不同材料做成的构件的工作应力也是相同的。） 对于同样的工作应力，为什么有的构件破坏、有的不破坏？（与材料力学性能有关）工作应力杆件轴向拉压时截面的应力即构件工作时的实际应力：拉压一般说：因为断裂破坏比屈服破坏更危险。3、许用应力上式中n是一个大于1的系数，称为安全系数构件工作应力的最大允许值等于材料极限应力的若干分之一，这个允许值称为许用应力，用符号表示。 一般s=1.41.8，b=2.03.5。特殊情况下可

4、查阅手册正确选用安全系数，可以设计出安全经济尺寸合理的构件拉压4、拉压杆的强度条件工作应力轴力横截面积材料的许用应力拉压5、强度条件的工程应用# 已知 FN 和 A、 可校核强度，即考察构件是否安全工作；# 已知 FN 和 ，可以设计构件的截面A（几何形状）；# 已知A和，可以确定许可载荷FN。有三个方面的应用：FFbh例1：图示钢拉杆受轴向载荷F=40kN，材料的许用应力 =100MPa，横截面为矩形，其中h=2b，试设计拉杆的截面尺寸h、b。 解：求拉杆的轴力。FN = F = 40kN则：拉杆的工作应力为：= FN / A = 40 / b h = 40000/2b= 20000/b =

5、 = 10022所以： b= 14mm h= 28mm例2、铣床工作台进给液压缸，缸内压强p=2MPa，缸内径D=75mm，活塞杆直径d=18mm，活塞杆材料=50MPa，校核活塞杆强度。解：1、求活塞杆的轴力：2、活塞杆横截面上的应力为：3、结论：活塞杆强度足够注：在工程中允许工作应力大于许用应力但不可超出5。例3：已知：木杆面积A1=104mm2， 1=7MPa钢杆面积A2=600mm2，2=160MPa,确定许用载荷G。解：1、求各杆的轴力：Fx=0 FN1FN2cos300=0Fy=0 FN2sin300G=0FN1= 1.73G, FN2=2G2、由强度准则确定G：1 =FN1/A1

6、 1得：G 1 A1 /1.73=40.4kN3、校核钢杆强度：2 =FN2/A2=2G/A2 =80.8103/600=134.67MPa2 4、强度足够，故许可载荷G=40.4kN-FPFPFPFP纵向变形:1、变形与应变拉压四.拉(压)杆的变形 FPFPdFPFPd1横向变形:和称为杆件的绝对变形1.变形与应变拉压四.拉(压)杆的变形 应变： 实验表明：杆的绝对变形量与杆的原尺寸l和b有关。为了度量杆的变形程度，用单位尺寸内的变形即线应变来衡量：纵向线应变：横向线应变：纵向线应变：伸长为正号，缩短为负号横向线应变：伸长为负号，缩短为正号 线应变表示杆件的相对变形，是一个无量纲的量。拉压四

7、.拉(压)杆的变形 虎克定律E 为材料的拉(压)弹性模量，单位是Gpa E 材料刚度的指标。 EA为杆件抗拉压刚度.或四.拉(压)杆的变形 注意：1）杆件应力在比例极限内； 2）FN、E、A均为同一常量，否则，应分段计算。 无论受拉或受压，纵向应变与横向应变符号总是相反，它们两者的比值的绝对值用符号 表示，称为泊松比。即：对于同一种材料，当应力不超过某一限度时，泊松比 是个是一个材料常数，也称为横向系数。泊松比拉压例：如图所示杆件，求各段内截面的轴力和应力，并画出轴力图。若杆件较细段横截面面积 ，较粗段 ，材料的弹性模量 ， 求杆件的总变形。 LL10KN40KN30KNABC10KN拉压LL10KN40KN30KNABC解：分别在AB、BC段任取截面，如图示，则： FN1= 10KN10KNFN110KN1 = FN1 / A1 = 50 MPa30KNFN2 FN2= -30KN2 = FN2 / A2 = 100 MPa轴力图如图：xFN10KN30KN拉压由于AB、BC两段面积不同，变形量应分别计算。由虎克定律：可得：AB10KN X 100mm200GPa X 200 mm2= 0.025mmBC-30KN X 100mm200GPa X 300 mm2= -0.050mm= - 0.025mm=