肘节接头

肘关节是一种机械接头，用于连接两个承受拉伸载荷的杆，当需要较小的柔性或需要角力矩时。 始终存在轴向或线性负载作用线。

转向节总成由以下主要部件组成：

• 单眼。
• 双眼或叉子
• 指节别针。

在杆的一端形成一个单眼，在杆的另一端形成一个双眼。 单眼和双眼都通过插入眼中的销连接。 销的一端有一个头，另一端有一个锥形销或开口销。 为了抓握，杆的端部呈八角形。 现在，当两只眼睛被拉开时，大头针将它们固定在一起。 在这种情况下，接头的实心杆部分比销穿过的部分强得多。

失败的模式是：

• 销的剪切破坏（单剪）。
• 销对杆的挤压。
• 平端杆拉伸失效。

应用：

• 屋架拉杆接头。
• 桥梁结构中的张力连接。
• 滚子链的链接。
• 旋臂起重机拉杆接头。
• 转向节也用于拖拉机。
• 机车车轮之间的连杆。

参考。

转向节的装配示意图如图 1 所示。

肘关节的尺寸为：

• 杆的直径 = d
• 转向节销的直径 = dp
• 单眼外径=doe
• 双眼外径=dod
• 单眼厚度=t
• 货叉厚度= t1
• 杆上的轴向拉力= P

(1) 杆径

考虑杆受到直接拉应力

ς = P / π d2

从上面的等式，可以得到杆的直径’d’。

(2) 管脚设计(dp)

(a) 考虑因拉力引起的双剪销失效。

因此，在转向节销中引起的直接剪切应力由下式给出

ς = P / 2A = (P/2) / (π/4) dp2 = 2P / π dp2

(b) 转向销弯曲失效

假设没有间隙或松弛，但实际上，转向节销在前叉中是松动的，以允许一个相对于另一个的角力矩，因此除了剪切之外，它还受到弯矩的影响，考虑沿销部分均匀分布的载荷。

截面模数，

Z = (π/ 32)dp3

xxx弯曲应力，σb

σb= M/Z = { P/2 [(t1/3)+(t/4)] } / {(π/ 32)dp3}

在这里，我们检查弯曲中的引脚并找到 dp 的值

(3) 单眼设计：

(a) 求出单眼 (doe) 的外径 由于这只单眼处于撕裂状态，因此单眼受到直接拉伸应力。

σt = P/A = P/ (doe-dp)× t

(b) 由于直接抗拉强度，单眼受到双重剪切。

抗剪面积=2(doe-dp)×(t/2)

引起的直接剪应力为

ς=P/(doe-dp)×t

从这个等式可以得到单眼母鹿的外径。

(C) 破碎时因拉伸负荷造成的单眼或销钉失效

抗破碎面积=dp×tσc=P/(dp×t)

形成这个方程式检查破碎应力，如果失败，增加眼睛的厚度（t）。

(4) 货叉（双眼）设计：

(a) 最薄弱部位的双眼因张力而撕裂

抗撕裂面积 = (dof – dp) × 2 t1 σt = p/ [(dof – dp) × 2 t1]

从这个等式中，找到货叉的外径 (dof)。

(b) 由于拉伸载荷，双眼（叉）在双剪切中失效。

抗剪面积 = 4 × [(dof – dp) ]/2 × t1 = 2 × (dof – dp) t1

剪应力由下式给出，

ς = p/[(dof – dp) × 2 t1]

从这个方程式，检查剪切应力，如果小于设计，增加音叉的厚度 t1。

(c) 破碎双眼失效（货叉厚度）

双眼可能因拉伸载荷而无法破碎

压碎应力由下式给出，

σc = P/( 2×dp ×t1)

检查压碎应力或找到 t1