王 瑞

（上海春日机械工业有限公司，上海 201709）

连杆在通用机械上用途广泛，尤其是四连杆机构的应用，在设备生产中一般承受周期性有规律的力。但是，因现实的功能和空间制约，每一个连杆摇臂尺寸结构不尽相同，且数量较多。本文提供了一些安全可靠的设备设计优化建议，能够加快生产效率，减少重复性计算，缩短设计周期。

1 有限板厚带孔的应力集中

在ANSYS Workbench软件的DM模块中建立较为规则的带孔模型。孔半径为5 mm，大径圆角半径为10 mm，厚10 mm，总长度L为60 mm。当时，可以近似认为试样无限长[1]。左侧Fixed support固定，在其孔上施加轴承载荷1 000 N，方向为180°均分45份均匀分布，计算45种工况下同等载荷的应力情况。材料为QT450，弹性模量E=170 GPa，泊松比ν=0.3。180°均分45种工况的原因是连杆在实际运转中承受的方向不同，但基本够涵盖在此范围之内，应采用较为保守安全的测试方法。设计之初，先采用较为规则的模型发现其应力分布规律，总结应力变化，后由此组合连杆和常用的一些凸轮摇臂和连杆摇臂，从而实现简单到复杂零件的设计。

根据文献[2]，可用Von Mises应力替代复杂的应力状态转化为相同效应的单向应力状态，并视最大拉伸工况下的等效应力为单向拉应力。所以，选择第四强度理论进行孔处强度校核，其应力集中如图1所示。应力集中最大的工况情况出现在施加力箭头方向，与右侧水平方向呈65°。最大Von Mises应力约为水平拉伸载荷下应力的143%。从图2结果来看，在连杆水平拉伸的情况下应力并不是最大的，而是随着角度的增大，应力进一步增大后变缓。……