连杆强度的校核.doc

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连杆强度的校核

4.3.1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。

4.3.2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Ι-Ι中性层半径r₁和断面Ⅱ-Ⅱ中性层半径r₂之和的一半，即

（4.1）

（3）θ=0°~45°范围内，各个断面的惯性矩都与断面Ι-Ι的惯性矩Ⅰ₁相等，而θ=45°~90°范围内，各个断面的惯性矩都和断面Ⅱ-Ⅱ的惯性矩Ⅰ₂相等。

由以上假设，可以通过断面Ι-Ι处的转角为零的变形条件，求出静不定力矩Ma，断面Ι-Ι转角α₁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θ的弧长；

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）

式中：

—断面角在区域内的弯曲力矩。

（4.5）

—断面角在区域内的弯曲力矩。

（4.6）

—弯曲力矩对静不定力矩的导数。

（4.7）

—弯曲力矩对静不定力矩的导数。

（4.8）

将式（4.5）至（4.8）代入式子（4.4）中进行积分处理后，静不定力矩的计算公式便可得出，如下

（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。

考虑曲率修正系数和，用直梁公式计算，如下：

（4.10）

（4.11）

式中：

N＇—断面上垂直作用力；

—抗拉伸截面系数；

M—断面上弯曲力矩，由断面角θ，按照式子（4.5）的M₁或（4.6）的M₂进行计算；

F—断面的面积；

—承受拉伸应力的断面系数；

—抗压缩截面的系数；

—承受压缩应力的断面系数；

—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同的截面面积。

式（4.9）可以写成

（4.12）

由式（4.1）得

由式（4.12）得

（N.m）

断面承受拉力，由式子（4.5）得

断面承受压力，由式子（4.6）得

由式子（4.10）可得

由（4.11）得

=309Mpa

[σ]==

式中：

—材料的许用应力

—材料的强度极限

由文献[4]表3-1-9得

=1030

—安全系数取

综上，杆件满足极限强度要求

4.3.3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：

（4.13）

式中

—连杆上的断面系数；

—连杆上的作用力

—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

（4.14）

—连杆小端头的长度

—连杆大端头的长度

—断面的抗弯系数（4.15）

因此，杆体满足强度要求。