汽車機(jī)械基礎(chǔ)課件（35講）：第10講 連桿機(jī)構(gòu)強(qiáng)度校核

1、汽車機(jī)械基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用課題:構(gòu)件的拉壓變形強(qiáng)度校核曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 1. 認(rèn)識連桿等構(gòu)件在外力作用下的常見變形形式及規(guī)律。2. 能判斷構(gòu)件的承載能力,正確使用維護(hù)機(jī)器.教學(xué)目標(biāo):基本知識材料的力學(xué)性能-指材料在外力的作用下所表現(xiàn)出來的特性。如：強(qiáng)度、彈性、塑性、剛度、硬度、韌性構(gòu)件的承載能力：強(qiáng)度-構(gòu)件抵抗破壞的能力剛度-構(gòu)件抵抗變形的能力穩(wěn)定性-構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力一、承載能力分析的任務(wù)例子工程實(shí)例:受拉(壓)結(jié)構(gòu)及其失效分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)連桿P構(gòu)件承載能力的要求 構(gòu)件應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度，以保證在規(guī)定的使用條件下不致發(fā)生破壞。 構(gòu)件應(yīng)具備足夠的剛度，以保證在規(guī)定的使用條件下不產(chǎn)生過量的變形。 構(gòu)

2、件應(yīng)具備足夠的穩(wěn)定性，以保證在規(guī)定的使用條件下不產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象。承載能力分析的任務(wù) 承載能力分析的主要任務(wù)是：研究構(gòu)件在外力作用下的受力、變形和破壞規(guī)律，為合理設(shè)計(jì)構(gòu)件提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析的基本理論和方法。（既安全又經(jīng)濟(jì)） 軸向拉伸壓縮時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算 1.、材料的極限應(yīng)力塑性材料為屈服極限 脆性材料為強(qiáng)度極限 材料的極限應(yīng)力是指保證正常工作條件下，該材料所能承受的最大應(yīng)力值。拉壓屈服極限強(qiáng)度極限Q235 鋼：235 372-392 35 鋼：31452945 鋼：353598 65Mn：343510材料種類（ MPa ）（ MPa ）典型材料的極限應(yīng)力拉壓 連桿材料一般采用45鋼、40C

3、r或40MnB等調(diào)質(zhì)鋼。合金鋼雖具有很高強(qiáng)度，但對應(yīng)力集中很敏感。2、工作應(yīng)力？工程實(shí)際中是否允許：答案是：不允許！ 工作應(yīng)力取決于內(nèi)力大小和構(gòu)件的幾何尺寸。（只要外力和構(gòu)件幾何尺寸相同，不同材料做成的構(gòu)件的工作應(yīng)力也是相同的。） 對于同樣的工作應(yīng)力，為什么有的構(gòu)件破壞、有的不破壞？（與材料力學(xué)性能有關(guān)）工作應(yīng)力桿件軸向拉壓時(shí)截面的應(yīng)力即構(gòu)件工作時(shí)的實(shí)際應(yīng)力：拉壓一般說：因?yàn)閿嗔哑茐谋惹茐母ｋU(xiǎn)。3、許用應(yīng)力上式中n是一個(gè)大于1的系數(shù)，稱為安全系數(shù)構(gòu)件工作應(yīng)力的最大允許值等于材料極限應(yīng)力的若干分之一，這個(gè)允許值稱為許用應(yīng)力，用符號表示。 一般s=1.41.8，b=2.03.5。特殊情況下可

4、查閱手冊正確選用安全系數(shù)，可以設(shè)計(jì)出安全經(jīng)濟(jì)尺寸合理的構(gòu)件拉壓4、拉壓桿的強(qiáng)度條件工作應(yīng)力軸力橫截面積材料的許用應(yīng)力拉壓5、強(qiáng)度條件的工程應(yīng)用# 已知 FN 和 A、 可校核強(qiáng)度，即考察構(gòu)件是否安全工作；# 已知 FN 和 ，可以設(shè)計(jì)構(gòu)件的截面A（幾何形狀）；# 已知A和，可以確定許可載荷FN。有三個(gè)方面的應(yīng)用：FFbh例1：圖示鋼拉桿受軸向載荷F=40kN，材料的許用應(yīng)力 =100MPa，橫截面為矩形，其中h=2b，試設(shè)計(jì)拉桿的截面尺寸h、b。 解：求拉桿的軸力。FN = F = 40kN則：拉桿的工作應(yīng)力為：= FN / A = 40 / b h = 40000/2b= 20000/b =

5、 = 10022所以： b= 14mm h= 28mm例2、銑床工作臺進(jìn)給液壓缸，缸內(nèi)壓強(qiáng)p=2MPa，缸內(nèi)徑D=75mm，活塞桿直徑d=18mm，活塞桿材料=50MPa，校核活塞桿強(qiáng)度。解：1、求活塞桿的軸力：2、活塞桿橫截面上的應(yīng)力為：3、結(jié)論：活塞桿強(qiáng)度足夠注：在工程中允許工作應(yīng)力大于許用應(yīng)力但不可超出5。例3：已知：木桿面積A1=104mm2， 1=7MPa鋼桿面積A2=600mm2，2=160MPa,確定許用載荷G。解：1、求各桿的軸力：Fx=0 FN1FN2cos300=0Fy=0 FN2sin300G=0FN1= 1.73G, FN2=2G2、由強(qiáng)度準(zhǔn)則確定G：1 =FN1/A1

6、 1得：G 1 A1 /1.73=40.4kN3、校核鋼桿強(qiáng)度：2 =FN2/A2=2G/A2 =80.8103/600=134.67MPa2 4、強(qiáng)度足夠，故許可載荷G=40.4kN-FPFPFPFP縱向變形:1、變形與應(yīng)變拉壓四.拉(壓)桿的變形 FPFPdFPFPd1橫向變形:和稱為桿件的絕對變形1.變形與應(yīng)變拉壓四.拉(壓)桿的變形 應(yīng)變： 實(shí)驗(yàn)表明：桿的絕對變形量與桿的原尺寸l和b有關(guān)。為了度量桿的變形程度，用單位尺寸內(nèi)的變形即線應(yīng)變來衡量：縱向線應(yīng)變：橫向線應(yīng)變：縱向線應(yīng)變：伸長為正號，縮短為負(fù)號橫向線應(yīng)變：伸長為負(fù)號，縮短為正號 線應(yīng)變表示桿件的相對變形，是一個(gè)無量綱的量。拉壓四

7、.拉(壓)桿的變形 虎克定律E 為材料的拉(壓)彈性模量，單位是Gpa E 材料剛度的指標(biāo)。 EA為桿件抗拉壓剛度.或四.拉(壓)桿的變形 注意：1）桿件應(yīng)力在比例極限內(nèi)； 2）FN、E、A均為同一常量，否則，應(yīng)分段計(jì)算。 無論受拉或受壓，縱向應(yīng)變與橫向應(yīng)變符號總是相反，它們兩者的比值的絕對值用符號 表示，稱為泊松比。即：對于同一種材料，當(dāng)應(yīng)力不超過某一限度時(shí)，泊松比 是個(gè)是一個(gè)材料常數(shù)，也稱為橫向系數(shù)。泊松比拉壓例：如圖所示桿件，求各段內(nèi)截面的軸力和應(yīng)力，并畫出軸力圖。若桿件較細(xì)段橫截面面積 ，較粗段 ，材料的彈性模量 ， 求桿件的總變形。 LL10KN40KN30KNABC10KN拉壓LL10KN40KN30KNABC解：分別在AB、BC段任取截面，如圖示，則： FN1= 10KN10KNFN110KN1 = FN1 / A1 = 50 MPa30KNFN2 FN2= -30KN2 = FN2 / A2 = 100 MPa軸力圖如圖：xFN10KN30KN拉壓由于AB、BC兩段面積不同，變形量應(yīng)分別計(jì)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=