軸的強(qiáng)度計(jì)算稻谷文苑

1、16.1 概述16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算16.4 軸的剛度計(jì)算16.5 軸的臨界轉(zhuǎn)速第16章 軸16.1 概述功用：軸的主要功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 16.1.1 軸的分類按照承受載荷的不同，軸可分為： 1. 轉(zhuǎn)軸同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩的軸，如減速器的軸。2. 心軸只承受彎矩的軸，如火車車輪軸。轉(zhuǎn)動(dòng)心軸固定心軸btttfrf如：齒輪軸火車輪軸3. 傳動(dòng)軸主要承受轉(zhuǎn)矩的軸，不受彎矩或彎矩很小，如汽車的傳動(dòng)軸。除了剛性軸外，還有鋼絲軟軸，可以把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸和階梯軸。按照軸線形狀的不同，軸可分為曲軸和直軸兩大類。軸一般是實(shí)心軸，有特殊要求時(shí)

2、也可制成空心軸。16.1 概述到不開敞地空間位置。橋式起重機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)車輪軸16.1.2 軸的材料16.1 概述軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。軸的常用材料及其部分機(jī)械性能（見下頁(yè)） ，應(yīng)用廣泛，價(jià)格感性碳素鋼：對(duì)應(yīng)力集中敏，對(duì)應(yīng)力集中，成本及熱處理性能合金鋼：綜合機(jī)械性能狀。，易于制成各種復(fù)雜形吸振性球墨鑄鐵或合金鑄鐵：敏感性，對(duì)應(yīng)力集中敏感性耐磨性16.1 概述16.1 概述16.1.3 軸設(shè)計(jì)的主要問題2.結(jié)構(gòu)：軸向、周向定位；工藝要求；安裝和維修3.工作能力：強(qiáng)度、剛度、耐磨性和振動(dòng)的穩(wěn)定性等；重型軸還要考慮毛坯制造、探傷、起重。1.材料：見前述16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.2.1 軸的毛

3、坯 尺寸較小的軸可以用圓鋼車制，尺寸較大的軸則應(yīng)用鍛造毛坯。鑄造毛坯應(yīng)用較少。16.2.2 軸的組成 軸主要由軸頭、軸身、軸頸三部分組成。軸端軸頭軸頸軸頭軸身軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于：軸的毛坯種類軸上作用力的大小及分布情況軸上零件的位置、配合性質(zhì)以及聯(lián)結(jié)固定的方法軸承的類型、尺寸和位置軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：受載合理軸及軸上零、部件定位及固定可靠良好的制造、拆裝工藝性減小應(yīng)力集中1. 受載合理(1)減小軸上扭矩。 改變軸上零件的布置，有時(shí)可以減小軸上的載荷。 輸入t1+t2t1t2t1t2輸入(2)減小軸上彎矩。(3)改變零件的結(jié)構(gòu)可以改變軸的類型a)t由

4、卷筒傳遞，軸僅受m(心軸)b)t由軸傳遞，軸受m、t(轉(zhuǎn)軸)16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 卷筒的輪轂結(jié)構(gòu)mmaxmmax 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減小軸上的最大載荷。 16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.軸在軸上零件定位、固定可靠、裝拆方便見16.2.33.良好的工藝性（1）退刀槽需磨削處需車螺紋處(2）倒角易對(duì)中安裝（緊配合處），安全倒角、圓角一致。(3) 鍵槽：在同一母線上16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(4) 非定位軸肩的設(shè)置：便于緊配合處的安裝4.盡量避免應(yīng)力集中(1)減小不必要的尺寸變化和減小尺寸變化的幅度；(2)采用大過渡圓角；(3)緊配合處采用卸載槽；(4)減少表面粗糙度；(5)采用輾壓、噴丸工藝。16.

5、2.3 零件在軸上的固定軸上零件常以其轂和軸聯(lián)接在一起。軸和轂的固定可分為軸向固定和周向固定兩類。16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.軸上零件的軸向固定 軸上零件軸向固定的方法有：軸肩（或擋環(huán)）、彈性擋圈、套筒、鎖緊擋圈（加緊定螺釘）、錐形軸頭、緊定螺釘、圓螺母、緊配合、軸端擋圈等結(jié)構(gòu)。詳見 p311 圖16.3 軸肩由定位面和內(nèi)圓角組成dhcrdbdhrrd軸肩處rcr或rcmmh或，但定位軸肩53輪軸圓螺母處：采用套筒、軸端擋圈、bl16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.軸上零件的周向固定 常用的周向固定方法有鍵、花鍵、成形、彈性環(huán)、銷和過盈配合等聯(lián)接。 t可傳遞較大配合處鍵）裝方便（對(duì)中

6、性配合處設(shè)置大倒角16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算主要由三種方法（據(jù)軸受載及對(duì)安全要求）設(shè)計(jì)思路：必要校核計(jì)算類比定結(jié)構(gòu) ) 1 (節(jié)約材料）逐步結(jié)構(gòu)細(xì)化（設(shè)計(jì)，強(qiáng)度計(jì)算為依據(jù) )2(（1）按許用切應(yīng)力計(jì)算（2）許用彎曲應(yīng)力計(jì)算；（3）安全系數(shù)校核計(jì)算。16.3.1 按許用切應(yīng)力計(jì)算1.應(yīng)用（僅與t有關(guān)）(1)傳動(dòng)軸計(jì)算（主要t）(2)需初步結(jié)構(gòu)化的轉(zhuǎn)軸（只知t）(3)不重要轉(zhuǎn)軸的計(jì)算（將m影響折算進(jìn)行 內(nèi)）16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算2.算式強(qiáng)度條件：mpandpwtttt2 . 01055. 936(16.1)設(shè)計(jì)式：336 2 . 01055. 9npcnpdt(16.2)式中：；查表許用切

7、應(yīng)力，2 .16,mpat；查表與軸材料有關(guān)的系數(shù)，2 .16c放大，雙鍵放大軸徑，單鍵73ddd 16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算16.3.2 按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算（彎扭組合計(jì)算）1.應(yīng)用(1)（初步結(jié)構(gòu)化）已知跨度的轉(zhuǎn)軸（支點(diǎn)確定）(2)一般為重要的轉(zhuǎn)軸2.算式彎曲應(yīng)力 一般計(jì)算順序如下：b(1)畫空間受力簡(jiǎn)圖；(2)作水平、垂直平面受力圖；(3)作 ；作 ；)(xyhmm)(xzvmm(4)作合成 ；22xzxymmm31 . 0 dmwmb32 . 0 dtwtttwwt2由第三強(qiáng)度理論42222bewtm）強(qiáng)度條件：（當(dāng)量應(yīng)力mpab材料許用彎曲應(yīng)力，式中：m、t載荷性質(zhì)相同：(5)作t圖 ；m

8、、t載荷性質(zhì)不同時(shí)：疲勞破壞不一樣bttt將 修正成與 性質(zhì)相同的應(yīng)力（引入 ）tb16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算(16.3)(8)設(shè)計(jì)式)1 . 0(3dw 31 1 . 0bmd(16.4)對(duì)于不變t：對(duì)于脈動(dòng)循環(huán)的t：對(duì)于對(duì)稱循環(huán)的t：11bb01bb11bb式中 應(yīng)力修正系數(shù)；當(dāng)量彎矩；m:0,011bbbt或；不轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)于心軸(6)作當(dāng)量 ；22)( tmm(7) ；1bbwm16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算3.計(jì)算步驟（1）作空間受力簡(jiǎn)圖（圖a）；（2）作垂直平面（v面）受力圖，計(jì)算支反力（圖b）；（3）作 32122323)(, 0llllfllfrmttvadvattvdr

9、ffry32, 0）圖（圖cmv)(1lrmvavb)(3lrmvdvcabcd1l2l3l3tf3af3rf2tf2af2rfvar3tf2tfvdrvmvbmvcm(a)(b)(c)16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算（4）作水平平面（h面）受力圖，計(jì)算支反力（圖d） 0am0dm32122323332322)(llldflfdfllfrararha32133132221222)(llldflfdfllfrararhd（5）作 ）圖（圖emh)(1lrmhahbl)(2331dflrmahahbrhmhblmhbrmhcrmhclmhar3rf3af2rf2afhdr(d)(e)(3lrmhdhcr22

10、23dflrmahdhcl16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算（6）作合成彎曲圖m（圖f） 22vhmmm逐點(diǎn)合成（7）作t圖（圖g）npt61055. 9圖作 t（8）作當(dāng)量彎矩圖 (圖h) em22)( tmme逐點(diǎn)合成mbrmblmcrmclmttebrmeblmtemeblmebrm(f)(g)(h)16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算（9）計(jì)算d作等強(qiáng)度軸31 1 . 0bemd（10）進(jìn)一步結(jié)構(gòu)化（尺寸細(xì)化，加工、配合得知）16.3.3 安全系數(shù)校核計(jì)算1.應(yīng)用：(1)結(jié)構(gòu)細(xì)化的重要軸（改善薄弱環(huán)節(jié)）(2)只限危險(xiǎn)截面處2.算式(1)疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)的校核計(jì)算（防疲勞破壞）確定危險(xiǎn)截面emd應(yīng)力集中嚴(yán)重處16

11、.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算彎曲作用下的安全系數(shù)mbnkks1扭轉(zhuǎn)作用下的安全系數(shù)mankks1(16.5)；和式壽命系數(shù)，見式24. 32 . 3nk式中：扭轉(zhuǎn)疲勞極限；材料對(duì)稱循環(huán)下彎曲、11，、見附錄表應(yīng)力集中系數(shù)彎矩和轉(zhuǎn)矩作用的有效、21(kk) 3數(shù)見附錄表配合零件的綜合影響系；彎曲和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力幅，、mpaaa)(wmbba16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算)(wmbba；彎曲和扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力，、mpamm0m2m）；及表面狀態(tài)系數(shù)（附錄表54）；力的尺寸系數(shù)（附錄表影響彎曲應(yīng)力和切應(yīng)和6）；和式式應(yīng)力幅等效系數(shù)（見和10. 39 . 3bbttbbmaxminbmax0min16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算綜合安全系

12、數(shù)為：綜合作用，、tm22ssssss(16.6)。許用安全系數(shù)，取值見式中，316ps s計(jì)算精確，材料均勻s反之，或嚴(yán)重破壞的軸(2)靜強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算（防止尖峰載荷出現(xiàn)時(shí)軸塑性變形）22sjjjjsssssss系數(shù)靜強(qiáng)度彎曲、扭轉(zhuǎn)安全、式中，jjss16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算maxsbs maxtss(16.7)彎曲應(yīng)力和切應(yīng)力；由于尖峰載荷所產(chǎn)生的、式中，maxmaxt極限；材料的彎曲和剪切屈服、ssb。章表，見第靜強(qiáng)度的許用安全系數(shù)2 . 22ss16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算例題16.2見p31616.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算16.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算16.4 軸的剛度計(jì)算1.目的：防止彎曲、扭轉(zhuǎn)變形過大而影響機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這是工程上布允許的例：2.計(jì)算剛度：指軸所載荷與受載后產(chǎn)生的彈性變形比值、轉(zhuǎn)角彎曲變形指標(biāo)：撓度 y扭轉(zhuǎn)變形指標(biāo)：扭轉(zhuǎn)角16.4 軸的剛度計(jì)算maxyy剛度條件