连杆强度的校核

连杆强度的校核431 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。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。tm - W2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 N，假设力N的作用点位于与水平轴线成70的位置;参考工厂文献取，“ 亠 -(2) 层半径是一个平均半径r。r。是断面I -I中性层半径r?和断面U - U中性层半径r?之和的一半，即(4.1)(3) 9 =0 45范围内，各个断面的惯性矩都与断面I -1的惯性矩I ?相等, 而9 =45 90范围内，各个断面的惯性矩都和断面U -U的惯性矩I ?相等。由以上假设，可以通过断面I -I处的转角为零的变形条件，求出静不定力 矩Ma，断面I -1转角a ?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;(4.3)k. 弯曲力矩对静不定力矩的导数，即斑I - ；*1丄Sl 对应的断面角B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1 -1 EI 0M 1M 01r0d1112718 M1M 01r0d421 2|2 78M1M 02r0d(4.4)式中:M1 断面角在70区域内的弯曲力矩。Mi Ma-N 12cos(4.5)M2 断面角在70 90区域内的弯曲力矩。M2 MaIicosN cos702cos r0(4.6)M 01弯曲力矩M1对静不定力矩Ma的导数。M 01Ma(4.7)M 02弯曲力矩M2对静不定力矩Ma的导数。02M2Ma(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Ma的计算公式便可得出，如下0.078 0.43丄 r0“ NI2Ma2I10.785 112(4.9)2. 计算连杆的应力求出静不定力矩a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：NM1FW1(4.10)NMyFWy(4.11)式中：Nz 断面上垂直作用力;W抗拉伸截面系数;M 断面上弯曲力矩，由断面角B,按照式子（4.5）的皿？或（4.6）的M?进行计算；F 断面的面积；1 承受拉伸应力的断面系数;y 抗压缩截面的系数；y 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 m在参考文献3图11-40上查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 I的惯性矩和断面II II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Ma.078 .4300.162Nr0.785 1 1断面II II承受压力，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由式（4.12）得Ma0.162 38 23 52 5 325（N.m）断面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：材料的许用应力 b 材料的强度极限由文献4 表3-1-9得b=1030n 安全系数取n 2iyJ综上，杆件满足极限强度要求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A如下:N NeAH Wa(4.13)式中丘连杆上的断面系数;H 2 65 506500沖：连杆上的作用力e 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11L2 L1130 504022(4.14)Ll 连杆小端头的长度L!50 mmL2 连杆大端头的长度L2130 mmWA 断面的抗弯系数Wa2 2bh 65 100323220312.5(4.15)334.16 106500 10 6334.16 10340 1020312.5 1072.52MparA o = SISMPa因此，杆体满足强度要求