《机械设计手册》给我力量！销轴连接定义为球铰是完全合理的

    关于销轴连接，先引用闻老师主编的《机械设计手册》的内容。

    再引用成老师主编的《机械设计手册》的内容。

    一起来理解下，计算公式的由来。

    1）计算挤压应力：轴力除以承压面的投影面积；

    2）计算剪切应力：轴力除以抗剪面积；

    3）计算弯曲应力：如下。

        销轴跨中的弯矩M:

        销轴跨中的抗弯模量W：

        销轴跨中的弯曲应力:

    销轴的挤压应力和剪切应力的计算公式一目了然，无需验证。现通过仿真分析验证销轴的弯曲应力的计算公式：

    假设a=20mm，b=30mm，d=10mm，F=20N；

    销轴跨中的弯矩M=10*(10+7.5)=175N.mm。

    销轴跨中的弯曲应力σ=1.75MPa

    从力学原理出发，可以推断出《机械设计手册》中销轴弯曲应力的计算公式，必须建立在如下假设之上：

    1）销轴和轴套之间的反力沿轴向是均布的；

    2）忽略轴套对销轴抗弯的加强作用；

    设a=20mm，b=30mm，d=10mm。为突出弯曲应力，设F=2000N，按照《机械设计手册》的计算公式，弯曲应力则约为175MPa。

    当joint的类型为Revolute，弯曲应力远小于175MPa。

    当joint的类型为Cylindrical，弯曲应力明显小于175MPa。

    当joint的类型为Sphere，弯曲应力略大于175MPa。

    为什么轴套和销轴设置为球铰关系，计算出来的弯曲应力结果和《机械设计手册》的计算公式更接近呢？

    这是因为：《机械设计手册》中弯曲应力的计算公式忽略了轴套对销轴抗弯的加强作用！

    实际轴套对销轴的抗弯肯定有加强作用，并且配合间隙越小，配合长度越大，加强作用就会越显著。《机械设计手册》中弯曲应力的计算公式显得更加保守。

    在joint类型中，Revolute和Cylindrical都存在轴套对销轴的抗弯加强作用，所以销轴的弯曲应力偏小。Sphere类型能完全忽略轴套对销轴的抗弯加强作用，所以结果最保守！

来源：华仿CAE