3-1汽车发动机曲柄连杆机构失效分析-沈雨

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,汽车发动机,曲柄,连杆机构,失效,分析,沈雨,第三小组,汽修,1221,学习目标,1.,掌握,连杆拉伸与压缩变形分析,2.,掌握,材料在拉伸和压缩时的力学性能,3.,掌握,连杆轴向拉伸和压缩时的强度计算,4,.,了解,平面连杆机构的类型和连杆机构的基本特性,5,.,了解,发动机连杆机构的受力，绘制发动机连杆机构的受力图,任务实施步骤,查阅资料，了解机构的运动分析,了解机构的动力学分析,了解连杆拉伸与压缩变形,了解曲轴的结构、失效、材料及工艺,轴向拉伸与压缩,拉伸和压缩时的受力特点是：沿着杆件的轴线方向作用一对大小相等、方向相反的外力。当外力背离杆件时称为轴向拉伸，外力指向杆件时称为轴向压缩,拉伸和压缩时的变形特点是：拉伸时杆件沿轴向伸长，横向尺寸缩小；压缩时杆件沿轴向缩短，横向尺寸增大,工程实例,变形固体,固体材料在外力作用下都会或多或少的产生变形，将这些固体材料称为变形固体。,变形固体在外力作用上会产生两种不同性质的变形：一种是当外力消除时，变形也随,着消失，这种变形称为弹性变形；另一种是外力消除后，变形不能全部消失而留有残余，,这种不能消失的残余变形称为塑性变形。一般情况下，物体受力后，既有弹性变形，又有,塑性变形。只有弹性变形的物体称为理想弹性体。,杆件,所谓杆件，是指长度远大于其他两个方向尺寸的构件。横截面是与杆长方向垂直的截面，而轴线是各截面形心的连线。杆各截面相同、且轴线为直线的杆，称为等截面直杆,杆件变形的基本形式,(1)轴向拉伸和压缩,(2)剪切,(3)扭转,(4)弯曲,内力,杆件在外力作用下产生变形，从而杆件内部各部分之间就产生相互作用力，这种由外力引起的杆件内部之间的相互作用力，称为内力,。,截面法,(1)截开 用一假想平面将杆件在所求内力截面外截开，分为两部分；,(2)代替 取出其中任一部分为研究对象，以内力代替弃掉部分对所取部分的作用，画出受力图,(3)平衡 列出研究对象上的静力平衡方程，求解内力。,应力,将内力在一点处的分布集度，称为应力,。,为了分析图4-5a所示截面上任意一点E处的应力，围绕E点取一微小面积A，作用在微小面积A上的合内力记为P，则比值,称为A上的平均应力。平均应力不能精确地表示E点处的内力分布集度。当A无限趋近于零时，平均应力Pm的极限值p才能表示E点处的内力集度，即,上式中p称为E点处的应力。,应力p的方向与截面既不垂直也不相切。通常将应力p分解为与截面垂直的法向分量和与截面相切的切向分量。垂直于截面的应力分量称为正应力或法向应力；相切于截面的应力分量称为切应力或切向应力(剪应力),应力的单位为Pa，常用单位是MPa或GPa,轴力图,将表明沿杆长各个横截面上轴力变化规律的图形，称为轴力图。画轴力图时，将正的轴力画在轴线上方，负的轴力画在轴线,例题,解：（1）先求支反力 固定端只有水平反力，设为XA，由整个杆平衡条件 ，XA+53+20，XA5+234kN,（2）求杆各段轴力 力作用点为分段的交界点，该题应分成AB、BD和DE三段。在AB段内用任一横截面1-1将杆截开后，研究左段杆的平衡。在截面上假设轴力N1为拉力如图4-8(b)。,由平衡条件得 N1XA0，N14kN。结果为正，说明原假设拉力是正确的。 在BC及CD段，横截面积虽有改变，但平衡方程式与截面大小无关，故只取一段。如在BD段用任一截面2-2将杆截开，研究左段杆的平衡。在截面上轴力N2仍设为拉力如图（c）。由平衡条件，N2+540，N21kN。,结果为负，说明实际方向与原假设的N2方向相反，即为压力。 同理在DE段，用任一截面3-3将杆截开，研究右段杆的平衡，因为该杆段的外力较少，计算简例，假设轴力N3为拉力如图（d），由，得N32 kN。,结果为负，说明实际方向与原假设的N2方向相反，即为压力。 同理在DE段，用任一截面3-3将杆截开，研究右段杆的平衡，因为该杆段的外力较少，计算简例，假设轴力N3为拉力如图（d），由，得N32 kN。,（3）作轴力图 取一直角坐标系，以与杆轴平行的坐标轴x表示截面位置，对齐原题图下方画出坐标轴。然后，选定比例尺，纵坐标N表示各段轴力大小。根据各截面轴力的大小和正负号画出杆轴力图,。,如图（e） 由轴力图可看出，最大轴力Nmax4kN，发生在AB段内。,金属（钢材）材料的拉伸,为便于比较不同精细试件的工作段在拉断后的变形程度，通常将圆截面标准试件的标距与横截面直径d的比例规定为,L,10d或,L,5d (4-20),（1）弹性阶段,（2）屈服阶段,（3）强化阶段,（4）颈缩阶段,金属（钢材）材料在压缩时的力学性质,