機(jī)械設(shè)計(jì)西北工業(yè)大學(xué)出版社第八版第十五章

1、本章內(nèi)容軸的用途及分類(lèi)軸的用途及分類(lèi)軸的材料軸的材料軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的剛度計(jì)算軸的剛度計(jì)算15-1 軸的功用軸的功用軸是組成機(jī)器的重要零件之一，用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)軸是組成機(jī)器的重要零件之一，用來(lái)支承旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件。的機(jī)械零件。軸的功用：軸的功用：支承回轉(zhuǎn)零件支承回轉(zhuǎn)零件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力軸的分類(lèi)：軸的分類(lèi)： 按外形分按外形分按載荷分按載荷分直軸直軸 曲軸曲軸 軟軸軟軸 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸心軸心軸固定心軸固定心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸階梯軸階梯軸 空心軸空心軸 光軸光軸 光軸：形狀簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低、軸上應(yīng)光軸：形狀簡(jiǎn)單、加工方便、制造成本低、軸上應(yīng)力集

2、中源少；缺點(diǎn)是軸上零件不易裝配定位。力集中源少；缺點(diǎn)是軸上零件不易裝配定位。光軸常用作心軸和傳動(dòng)軸光軸常用作心軸和傳動(dòng)軸。階梯軸階梯軸便于軸上零件安裝與定位，常用作轉(zhuǎn)軸便于軸上零件安裝與定位，常用作轉(zhuǎn)軸。直直 軸軸光軸光軸階梯軸階梯軸軸一般做成軸一般做成階梯軸階梯軸，原因是：，原因是：便于軸上零件軸向定位和固定；便于軸上零件軸向定位和固定；便于軸上零件的拆裝；便于軸上零件的拆裝；使各軸段達(dá)到或接近等強(qiáng)度；使各軸段達(dá)到或接近等強(qiáng)度；實(shí)現(xiàn)尺寸分段，以滿(mǎn)足不同配合特性、精度和光潔度的要求。實(shí)現(xiàn)尺寸分段，以滿(mǎn)足不同配合特性、精度和光潔度的要求。曲軸：發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)用零件曲軸：發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)用零件, ,用以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)

3、運(yùn)動(dòng)與往復(fù)直用以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)變。線(xiàn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)變。轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 軸軸指既受彎矩又受扭矩的軸，轉(zhuǎn)軸在各種機(jī)器中最指既受彎矩又受扭矩的軸，轉(zhuǎn)軸在各種機(jī)器中最為常見(jiàn)。為常見(jiàn)。心心 軸軸只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸，如自行車(chē)輪軸。只承受彎矩而不承受轉(zhuǎn)矩的軸，如自行車(chē)輪軸。按軸轉(zhuǎn)動(dòng)與否，又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸。按軸轉(zhuǎn)動(dòng)與否，又可分為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸和固定心軸。轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸固定心軸固定心軸傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸只受轉(zhuǎn)矩不受彎矩或受很小彎矩的軸，如連接汽只受轉(zhuǎn)矩不受彎矩或受很小彎矩的軸，如連接汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和后橋的軸。車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸和后橋的軸。如何判斷軸是否傳遞轉(zhuǎn)矩：如何判斷軸是否傳遞轉(zhuǎn)矩：從原動(dòng)機(jī)向工作機(jī)

4、畫(huà)傳動(dòng)路線(xiàn)，若傳動(dòng)路線(xiàn)從原動(dòng)機(jī)向工作機(jī)畫(huà)傳動(dòng)路線(xiàn)，若傳動(dòng)路線(xiàn)沿該軸軸線(xiàn)走過(guò)一段距離，則該軸傳遞轉(zhuǎn)矩。沿該軸軸線(xiàn)走過(guò)一段距離，則該軸傳遞轉(zhuǎn)矩。如何判斷軸是否承受彎矩：如何判斷軸是否承受彎矩：該軸上除聯(lián)軸器外是否還有其它傳動(dòng)零件，如該軸上除聯(lián)軸器外是否還有其它傳動(dòng)零件，如果有該軸承受彎矩，否則不承受彎矩。果有該軸承受彎矩，否則不承受彎矩。問(wèn)：根據(jù)承載情況下列各軸分別為哪種類(lèi)型？問(wèn)：根據(jù)承載情況下列各軸分別為哪種類(lèi)型？0 0 軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：軸：傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸軸的失效形式軸的失效形式因因疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度不足而產(chǎn)生疲勞斷

5、裂；不足而產(chǎn)生疲勞斷裂；因因靜強(qiáng)度不足靜強(qiáng)度不足而生產(chǎn)塑性變形或脆性斷裂而生產(chǎn)塑性變形或脆性斷裂 ；因因剛度不足剛度不足而產(chǎn)生過(guò)大彎曲及扭轉(zhuǎn)變形；而產(chǎn)生過(guò)大彎曲及扭轉(zhuǎn)變形；高速時(shí)發(fā)生高速時(shí)發(fā)生共振破壞共振破壞等。等。 一般轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一般轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則具有具有合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性合理的結(jié)構(gòu)和良好的工藝性并保證其并保證其疲勞疲勞強(qiáng)度足夠強(qiáng)度足夠。對(duì)有對(duì)有過(guò)載情況過(guò)載情況的軸，還應(yīng)保證其的軸，還應(yīng)保證其靜強(qiáng)度足夠靜強(qiáng)度足夠；對(duì)剛度要求較高的軸及受力較大的細(xì)長(zhǎng)軸，還對(duì)剛度要求較高的軸及受力較大的細(xì)長(zhǎng)軸，還應(yīng)進(jìn)行應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算剛度計(jì)算；對(duì)對(duì)高速旋轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)的軸，則應(yīng)進(jìn)行軸，則應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性振

6、動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。計(jì)算。軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容選用合適的材料、毛坯形式及熱處理方法。選用合適的材料、毛坯形式及熱處理方法。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)軸上零件的安裝、定位和根據(jù)軸上零件的安裝、定位和固定及軸的制造工藝等方面要求，合理確定軸固定及軸的制造工藝等方面要求，合理確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。工作能力校核計(jì)算：工作能力校核計(jì)算：包括疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度及包括疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度及剛度計(jì)算等。剛度計(jì)算等。15.2 軸的材料軸的材料碳素鋼碳素鋼30、35、45、50(正火或調(diào)質(zhì)正火或調(diào)質(zhì))，45應(yīng)用最廣。應(yīng)用最廣。對(duì)應(yīng)力集中不敏感，良好的加工性。對(duì)應(yīng)力集中不敏感，良好的加工性

7、。中、低碳合金鋼：強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)力集中敏感，中、低碳合金鋼：強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)力集中敏感，用于重載、小尺寸的軸。用于重載、小尺寸的軸。球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵鑄鐵材料具有易于作成復(fù)雜的外形；鑄鐵材料具有易于作成復(fù)雜的外形；吸振性、耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低、價(jià)格低廉；吸振性、耐磨性好，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低、價(jià)格低廉；用于制作外形復(fù)雜的曲軸、凸輪軸等。用于制作外形復(fù)雜的曲軸、凸輪軸等。15-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)：在滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，合理地確任務(wù)：在滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和全部尺寸。定軸的結(jié)構(gòu)形狀和全部尺寸。

8、要求：要求：軸應(yīng)便于加工，軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸軸應(yīng)便于加工，軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸軸和軸上零件定位準(zhǔn)確軸和軸上零件定位準(zhǔn)確各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定軸的受力合理、應(yīng)力集中小軸的受力合理、應(yīng)力集中小過(guò)程過(guò)程擬定軸上零件的裝配方案擬定軸上零件的裝配方案軸上零件的定位軸上零件的定位各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定各軸段直徑和長(zhǎng)度的確定軸的各部分名稱(chēng)軸的各部分名稱(chēng)軸頸：軸頸：軸上被支承部分；軸上被支承部分；尺寸尺寸= = 軸承內(nèi)徑；軸承內(nèi)徑；軸頭：軸頭：安裝輪轂部分，安裝輪轂部分，直徑與輪轂內(nèi)徑相當(dāng)；直徑與輪轂內(nèi)徑相當(dāng)；軸身：軸身：連接軸頸和軸頭的部分。連接軸頸和軸頭

9、的部分。為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯形。一般為便于軸上零件的裝拆，常將軸做成階梯形。一般直徑從軸端向中間逐漸增大。為便于裝配，軸頸和直徑從軸端向中間逐漸增大。為便于裝配，軸頸和軸頭的端部均應(yīng)有倒角。軸頭的端部均應(yīng)有倒角。 軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽；車(chē)制螺紋的軸段，軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽；車(chē)制螺紋的軸段，應(yīng)有退刀槽。應(yīng)有退刀槽。在滿(mǎn)足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)在滿(mǎn)足使用要求的情況下，軸的形狀和尺寸應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以便于加工。單，以便于加工。如果需從軸的一端裝入兩個(gè)過(guò)盈配合的零件，則如果需從軸的一端裝入兩個(gè)過(guò)盈配合的零件，則軸上兩配合軸段的直徑不應(yīng)相等，否則第一個(gè)零

10、軸上兩配合軸段的直徑不應(yīng)相等，否則第一個(gè)零件壓入后，會(huì)把第二個(gè)零件配合的表面拉毛，影件壓入后，會(huì)把第二個(gè)零件配合的表面拉毛，影響配合。響配合。 用作零件軸向定位的臺(tái)階部分稱(chēng)為軸肩，環(huán)形部分用作零件軸向定位的臺(tái)階部分稱(chēng)為軸肩，環(huán)形部分稱(chēng)為軸環(huán)。稱(chēng)為軸環(huán)。 軸上零件的軸向固定軸上零件的軸向固定為防止軸上零件沿軸向移動(dòng)，除了對(duì)它們進(jìn)行軸向定位以為防止軸上零件沿軸向移動(dòng)，除了對(duì)它們進(jìn)行軸向定位以外，還應(yīng)進(jìn)行固定外，還應(yīng)進(jìn)行固定常用的固定方法有：常用的固定方法有：軸肩和軸環(huán)、套筒、圓螺母和止動(dòng)墊圈、彈性擋圈和緊軸肩和軸環(huán)、套筒、圓螺母和止動(dòng)墊圈、彈性擋圈和緊定螺釘、軸端擋圈。定螺釘、軸端擋圈。此外軸承端

11、蓋常用來(lái)做整個(gè)軸的軸向定位。此外軸承端蓋常用來(lái)做整個(gè)軸的軸向定位。 1. 軸肩、軸環(huán)定位軸肩、軸環(huán)定位為了保證軸上零件緊靠定位面（軸肩），軸肩的圓為了保證軸上零件緊靠定位面（軸肩），軸肩的圓角半徑角半徑r必須小于相配零件的倒角必須小于相配零件的倒角C1或圓角半徑或圓角半徑R，軸肩高軸肩高h(yuǎn)必須大于必須大于C1 或或R。 h hh hh hh h錯(cuò)錯(cuò)誤誤 正正確確軸肩固定滾動(dòng)軸承時(shí)：軸肩固定滾動(dòng)軸承時(shí)：要求軸肩高度要求軸肩高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度2.套筒定位套筒定位 套筒適用于軸上兩個(gè)相距較近零件之間的定位，其套筒適用于軸上兩個(gè)相距較近零件之間的定位，其兩個(gè)端面為定位面，應(yīng)有較高的平

12、行度和垂直度。兩個(gè)端面為定位面，應(yīng)有較高的平行度和垂直度。為使軸上零件定位可靠，應(yīng)使軸段長(zhǎng)度比零件轂長(zhǎng)為使軸上零件定位可靠，應(yīng)使軸段長(zhǎng)度比零件轂長(zhǎng)短短23mm。套筒套筒3. 圓螺母圓螺母 無(wú)法采用套筒或套筒太長(zhǎng)時(shí)，可采用圓螺母加以固定。無(wú)法采用套筒或套筒太長(zhǎng)時(shí)，可采用圓螺母加以固定。圓螺母定位裝拆方便，通常用細(xì)牙螺紋來(lái)增強(qiáng)防松能力圓螺母定位裝拆方便，通常用細(xì)牙螺紋來(lái)增強(qiáng)防松能力和減小對(duì)軸的強(qiáng)度消弱及應(yīng)力集中。和減小對(duì)軸的強(qiáng)度消弱及應(yīng)力集中。雙圓螺母雙圓螺母螺母加止動(dòng)墊圈螺母加止動(dòng)墊圈4. 軸端擋圈軸端擋圈 當(dāng)零件位于軸端時(shí)，可用軸端擋板與軸肩、軸套、圓錐面當(dāng)零件位于軸端時(shí)，可用軸端擋板與軸肩、

13、軸套、圓錐面等的組合，使零件雙向固定。擋板用螺釘緊固在軸端并壓等的組合，使零件雙向固定。擋板用螺釘緊固在軸端并壓緊被定位零件的端面。該方法簡(jiǎn)單可靠、裝拆方便，但需緊被定位零件的端面。該方法簡(jiǎn)單可靠、裝拆方便，但需在軸端加工螺紋孔。在軸端加工螺紋孔。5. 彈彈 性性 擋擋 圈圈軸向力較小時(shí)，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈或軸向力較小時(shí)，零件在軸上的固定可采用彈性擋圈或緊定螺釘。緊定螺釘。在軸上切出環(huán)形槽，將彈性擋圈嵌入槽中，利用它的在軸上切出環(huán)形槽，將彈性擋圈嵌入槽中，利用它的側(cè)面壓緊被定位零件的端面，圖為軸肩與彈性擋圈聯(lián)側(cè)面壓緊被定位零件的端面，圖為軸肩與彈性擋圈聯(lián)合使用的情況。這種定位方法工

14、藝性好、裝拆方便，合使用的情況。這種定位方法工藝性好、裝拆方便，但對(duì)軸的強(qiáng)度消弱較大，常用于所受軸向力小的軸。但對(duì)軸的強(qiáng)度消弱較大，常用于所受軸向力小的軸。6. 緊定螺釘緊定螺釘鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上，裝拆方便，但不鎖緊擋圈用緊定螺釘固定在軸上，裝拆方便，但不能承受大的軸向力。能承受大的軸向力。軸上零件的軸向固定軸上零件的軸向固定軸上零件的周向固定，大多采用鍵、花鍵或過(guò)盈配軸上零件的周向固定，大多采用鍵、花鍵或過(guò)盈配合等聯(lián)接形式。合等聯(lián)接形式。采用鍵聯(lián)接時(shí)，為加工方便，各軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)采用鍵聯(lián)接時(shí)，為加工方便，各軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)在同一加工直線(xiàn)上，并應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵在同一加工直線(xiàn)

15、上，并應(yīng)盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸槽截面尺寸聯(lián)軸器左端無(wú)軸端擋圈聯(lián)軸器左端無(wú)軸端擋圈聯(lián)軸器無(wú)周向固定（缺鍵）聯(lián)軸器無(wú)周向固定（缺鍵）聯(lián)軸器右端無(wú)軸向固定聯(lián)軸器右端無(wú)軸向固定套筒過(guò)高套筒過(guò)高軸頭長(zhǎng)度等于輪轂寬度軸頭長(zhǎng)度等于輪轂寬度齒輪無(wú)周向固定（缺鍵）齒輪無(wú)周向固定（缺鍵）定位軸肩過(guò)高定位軸肩過(guò)高缺調(diào)整墊片缺調(diào)整墊片例題例題指出圖示軸結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤。指出圖示軸結(jié)構(gòu)中的錯(cuò)誤。兩鍵應(yīng)布置在同一條母線(xiàn)上。兩鍵應(yīng)布置在同一條母線(xiàn)上。軸上零件未定位和固定軸上零件未定位和固定滾動(dòng)軸承右側(cè)沒(méi)固定滾動(dòng)軸承右側(cè)沒(méi)固定套筒高度高于軸承內(nèi)圈套筒高度高于軸承內(nèi)圈軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂寬度軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂寬度軸環(huán)高

16、度不應(yīng)高于滾動(dòng)軸承內(nèi)軸環(huán)高度不應(yīng)高于滾動(dòng)軸承內(nèi)圈高度圈高度加工螺紋部分應(yīng)留退刀槽加工螺紋部分應(yīng)留退刀槽鍵的長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)輪轂寬度鍵的長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)輪轂寬度按軸所受的扭矩估算軸徑，作為最小軸徑按軸所受的扭矩估算軸徑，作為最小軸徑dmin。滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求；滿(mǎn)足強(qiáng)度和剛度要求；盡量采用標(biāo)準(zhǔn)值盡量采用標(biāo)準(zhǔn)值；與軸承配合處，必須符合軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列與軸承配合處，必須符合軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系列；螺紋處的直徑應(yīng)符合螺紋的標(biāo)準(zhǔn)系列螺紋處的直徑應(yīng)符合螺紋的標(biāo)準(zhǔn)系列；安裝聯(lián)軸器的軸徑應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑設(shè)計(jì)安裝聯(lián)軸器的軸徑應(yīng)按聯(lián)軸器孔徑設(shè)計(jì)；用套筒、螺母、擋圈等定位時(shí)，軸段長(zhǎng)度應(yīng)小于用套筒、螺母、擋圈等定位時(shí)，軸段長(zhǎng)度應(yīng)

17、小于相配零件寬度相配零件寬度；非定位軸肩的高度一般為：非定位軸肩的高度一般為：0.53mm，固定滾動(dòng)，固定滾動(dòng)軸承的軸肩高度應(yīng)小于軸承內(nèi)圈厚度。軸承的軸肩高度應(yīng)小于軸承內(nèi)圈厚度。目的目的: :驗(yàn)算經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步得出的軸能否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。驗(yàn)算經(jīng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步得出的軸能否滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。 工程上常用的軸強(qiáng)度計(jì)算方法工程上常用的軸強(qiáng)度計(jì)算方法按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精確校核按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精確校核按靜強(qiáng)度進(jìn)行校核按靜強(qiáng)度進(jìn)行校核15. 4 軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算1. 1. 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳

18、動(dòng)軸的精確計(jì)算; ;也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的近似計(jì)算。也可用于既受彎矩又受扭矩的軸的近似計(jì)算。 (MPa)2 . 01055. 936 ndPWTT T 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(Nmm)；WT 軸的抗扭截面系數(shù)軸的抗扭截面系數(shù)(mm3)； P 軸傳遞的功率軸傳遞的功率(kW)； n 軸的轉(zhuǎn)速軸的轉(zhuǎn)速(r/min)； 許用切應(yīng)力許用切應(yīng)力(MPa) 。只傳遞轉(zhuǎn)矩的圓截面軸，其強(qiáng)度條件為只傳遞轉(zhuǎn)矩的圓截面軸，其強(qiáng)度條件為332 . 016/ddWT 對(duì)于實(shí)心圓軸：對(duì)于實(shí)心圓軸：3036/2 . 01055. 9nPAnPdT360 2 . 0/1055. 9TA2. 彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算彎扭合

19、成強(qiáng)度計(jì)算適用前提適用前提在軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，軸的主要結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、軸上零件的在軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，軸的主要結(jié)構(gòu)形狀和尺寸、軸上零件的位置、外載荷和支反力的作用位置均已確定。位置、外載荷和支反力的作用位置均已確定。適用對(duì)象適用對(duì)象同時(shí)受彎矩和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸，僅受彎矩的心軸。同時(shí)受彎矩和轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸，僅受彎矩的心軸。方法特點(diǎn)方法特點(diǎn)由由dmin(扭轉(zhuǎn)初估扭轉(zhuǎn)初估)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)支點(diǎn)、力大小、作用點(diǎn)支點(diǎn)、力大小、作用點(diǎn)畫(huà)出畫(huà)出M、T合成彎矩圖合成彎矩圖危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面計(jì)算。計(jì)算。彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算的步驟彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算的步驟畫(huà)出軸的受力簡(jiǎn)圖。畫(huà)出軸的受力簡(jiǎn)圖。軸承支反力作用點(diǎn)的確定。軸承支反力作用點(diǎn)的確定。將軸

20、上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。 分別作出水平面上的彎矩分別作出水平面上的彎矩( MH )和垂直面上的和垂直面上的彎矩圖彎矩圖(MV)。計(jì)算合成彎矩。計(jì)算合成彎矩。作扭矩圖作扭矩圖計(jì)算當(dāng)量彎矩計(jì)算當(dāng)量彎矩22VHMMM 22)( TMMc 校核軸的強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度2222344TrcaWTWM轉(zhuǎn)動(dòng)著的軸，彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是轉(zhuǎn)動(dòng)著的軸，彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力，而由轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力不一定是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。而由轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力不一定是對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力。

21、為了考慮兩者循環(huán)特性的不同，引入換算系數(shù)為了考慮兩者循環(huán)特性的不同，引入換算系數(shù) ，稱(chēng)，稱(chēng)為應(yīng)力修正系數(shù)。為應(yīng)力修正系數(shù)。3 . 011 對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩對(duì)于脈動(dòng)的轉(zhuǎn)矩6 . 001 對(duì)于對(duì)稱(chēng)循環(huán)的轉(zhuǎn)矩對(duì)于對(duì)稱(chēng)循環(huán)的轉(zhuǎn)矩111 4122TcaWTWM應(yīng)力修正系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)mmMdbe311.0設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：注：近似計(jì)算時(shí)，單、雙鍵槽一般可忽略，花鍵軸截面可視為直注：近似計(jì)算時(shí)，單、雙鍵槽一般可忽略，花鍵軸截面可視為直徑等于平均直徑的圓截面。徑等于平均直徑的圓截面。軸的抗彎和抗扭截面系數(shù)軸的抗彎和抗扭截面系數(shù) 軸的許用彎曲應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力說(shuō)說(shuō) 明明對(duì)于有鍵槽

22、的截面，應(yīng)將計(jì)算出的軸徑適當(dāng)加大。對(duì)于有鍵槽的截面，應(yīng)將計(jì)算出的軸徑適當(dāng)加大。單鍵時(shí)，加大單鍵時(shí)，加大34；雙鍵時(shí)，加大雙鍵時(shí)，加大7。若計(jì)算出的軸徑大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估算的軸徑，則若計(jì)算出的軸徑大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估算的軸徑，則表明結(jié)構(gòu)圖中軸的強(qiáng)度不夠，必須修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；表明結(jié)構(gòu)圖中軸的強(qiáng)度不夠，必須修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；若計(jì)算出的軸徑小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的估算軸徑，且相差若計(jì)算出的軸徑小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的估算軸徑，且相差不很大，一般就以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為準(zhǔn)。不很大，一般就以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為準(zhǔn)。3. 3. 疲勞強(qiáng)度校核疲勞強(qiáng)度校核maKS1maKS1SSSSSSca22例題例題 2已知：作用在齒輪上的圓周力已知：作用在齒

23、輪上的圓周力Ft=17400N，徑向力，徑向力Fr=6410N，軸向力，軸向力Fa=2860N，齒輪分度圓直徑，齒輪分度圓直徑d2=146mm，作用在軸右端帶輪上的外力，作用在軸右端帶輪上的外力F=4500N（方（方向未定），向未定），L=193mm，K=206mm。解：解：1 1、求支承反力、求支承反力（1 1）在垂直面內(nèi)：）在垂直面內(nèi)：022 021221 LFdFLFMFFFraVrVVNFFFNLdFLFFVrVarV4287212364102123221221 FrFaFtF方向方向未定未定FrFaF1vF2v（2 2）在水平面內(nèi)）在水平面內(nèi)02 01221 LFLFMFFFrVtH

24、HNFFFtHH8700217400221 FtF1HF2H（3）F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力0 01212 KFLFMFFFVFFNFFFNLKFFFFF93034803450048031932064500121 FF1FF2F2、繪制彎矩圖（1）垂直面內(nèi)的彎矩圖aVM截面截面表示表示下標(biāo)中下標(biāo)中aaamNLFMmNLFMVaVVaV 2052193. 0212324142193. 04287212VaM （2 2）水平面內(nèi)的彎矩圖）水平面內(nèi)的彎矩圖mNLFLFMHHaH 8402193. 087002221aHM（3）F力產(chǎn)生的彎矩圖力產(chǎn)生的彎矩圖mNLFMaamNKFMFaFF 4632193. 048032927206. 0450012截截面