[发明专利]销耳应力计算方法及设计流程

权利要求书

1.一种销耳应力计算方法，其特征在于：考虑到耳板的厚度和平面尺寸相比较小，利用平面应力分析方法来确定耳板的应力函数，

采用极坐标来求解，

采用接触系数K来统一，K值按照楔形体楔顶集中力的米歇尔公式来确定，

销轴的接触应力采用米歇尔公式来定义：

米歇尔公式，楔形体楔顶集中力作用下的径向应力，接触系数K＝α+sinα，有效范围在α内，销耳在接触点的径向应力与米歇尔公式大小相同，方向相反，

销耳承受x正方向拉力，所有的微元体位移是往x轴正方向，同时由于侧向收缩系数μ的影响，微元体横向往x轴收缩，在x轴上的微元体没有y方向的位移；

销耳为对称结构受对称荷载，σr、σθ的函数为正对称函数，τ函数为正对称函数，τrθ＝τθr为反对称函数，故对于对称轴y＝0，有τrθ＝τθr＝0；

考察接触应力的量纲系统为L^-1MT^-2，F的量纲系统为MT^-2，各应力分量取的形式，N为量纲为1的数量；故应力函数形式为

Φ(r,θ)＝f(r)·cosθ        (1)

不计单元体力，应力函数满足调和方程：

展开得：

求解微分方程得：

对应力函数求偏导：

代入(1)、(4)到(5)、(6)、(7)式，化简得：

边界条件：

1、销轴和销耳接触区径向应力大小相等，方向相反：

2、在销耳边界上，无外力荷载，故：

σ_r(r＝b)＝0              (12)

τ_rθ(r＝b)＝τ_θr(r＝b)＝0   (13)

3、根据位移对称条件，在销耳的上半部分，在控制半径为b，角度为π的位置，σθ＝0 σ_θ(r＝b，θ＝π)＝0         (14)

根据三个边界条件，列出的待定系数方程如下：

-2A+2Bb⁴+Db²＝0        (15)

2A+6Bb⁴+Db²＝0          (17)

求解出方程的三个待定系数结果如下

故求解出的销耳应力分量如下：

接触系数K＝α+sinα  (24)

求解出的销耳最大应力公式为：

销耳的最小应力公式为：

根据应力公式，最大应力点均处于销耳内边界上，计算公式中r＝a；得出应力三分量的最大值分别为：

根据应力分量的公式，销耳的最大应力位置有三处需要判断，一是x轴沿力P方向与销棒接触点的最大径向接触应力组合的环向应力；二是在y轴处的最大剪应力；三是该点以下局部位置最大应力组合。

2.一种基于权利要求1所述销耳应力计算方法的销耳设计流程：

①通过剪力控制计算销轴半径a；

②控制接触应力确定板厚t；

③控制半径b，保证应力三分量在控制指标内；

④组合应力保证最大主应力和最小主应力满足规范要求。