機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版第十四章

第十四章軸14-1軸的功用和類型軸是機(jī)器中的重要零件之一，用來(lái)支持旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件。如齒輪、帶輪等。分類：承受載荷不同轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)軸心軸轉(zhuǎn)軸：既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩傳動(dòng)軸：只傳遞轉(zhuǎn)矩不承受彎矩或彎矩很小。汽車傳動(dòng)軸心軸：只承受彎矩不傳遞轉(zhuǎn)矩?；疖囕S自行車分類：軸線形狀直軸曲軸撓性鋼絲軸14-2軸的材料碳素鋼：35、45、50，正火或調(diào)質(zhì)處理，

Q235、Q275適用于不重要或受力較小的軸。合金鋼：20Cr、20CrMnTi軸的常用材料及其主要力學(xué)性能見(jiàn)表14-1。軸的毛坯：圓鋼、鍛鋼、鑄鋼、球墨鑄鐵14-3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主要要求：（1）軸應(yīng)便于加工，軸上零件要易于裝拆（制造安裝要求）（2）軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置。（定位）（3）各零件要牢固可靠地相對(duì)固定（固定）（4）改善受力狀況，減小應(yīng)力集中。一、制造安裝要求：為了便于零件的裝拆，軸作成階梯形，為了易于零件安裝，軸端及各軸段的端部應(yīng)倒角軸上磨削的軸段，應(yīng)有砂輪越程槽，車制螺紋的軸段，應(yīng)有退刀槽。二.軸上零件的定位：階梯軸上的截面變化處——軸肩軸肩起軸向定位作用采用套筒定位三、軸上零件的固定：

1、軸向固定：常采用軸肩、套筒、螺母、軸端擋圈（壓板）、銷等形式1、軸向固定：同時(shí)周向定位軸向力較小時(shí)，可采用彈簧擋圈、緊定螺釘。注意：（1）采用套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時(shí)，裝零件的軸段長(zhǎng)度做得比零件輪轂短2~3mm。注意：（2）為了保證軸上零件緊靠定位面（軸肩）RrrC1hh2、周向固定：采用鍵、花鍵、或過(guò)盈配合等聯(lián)接形式。注意：各軸段的鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)在同一加工直線上，盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。四、改善軸的受力狀況，減小應(yīng)力集中1、合理布置軸上的零件，改善軸的受力狀況卷筒只受彎矩2、減小應(yīng)力集中的措施：一般在截面尺寸變化處應(yīng)采用圓角過(guò)渡。重要結(jié)構(gòu)中：采用卸載槽B、過(guò)渡肩環(huán)、凹切圓角、在輪轂上作出卸載槽B。14-4軸的強(qiáng)度計(jì)算根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法。一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算：

此方法只適用于承受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸的精確計(jì)算。也適用于既受彎矩又受扭矩的軸的近似計(jì)算。強(qiáng)度條件：τ—軸的扭切應(yīng)力，MpaT—轉(zhuǎn)矩，NmmWT— 抗扭截面系數(shù)，mm3P—軸傳遞的功率，Kwn—軸的轉(zhuǎn)速，r/mind—軸的直徑，mm[τ]—許用扭切應(yīng)力，Mpa設(shè)計(jì)公式：注意：1、對(duì)于既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩的軸，利用上式估算軸徑必須把[τ]適當(dāng)降低（C取大值）。2、當(dāng)作用在軸上彎矩比轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，C取較小值。也可采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算軸的直徑：高速輸入軸直徑：d=（0.8~1.2）DD—電動(dòng)機(jī)軸直徑低速軸的直徑：d=（0.3~0.4）aa—中心距二、按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算：在外載荷和支承反力的作用位置確定后，由此可作軸的受力分析，繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。這時(shí)可按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑。危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力：σb—彎矩M產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力τ——轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的扭切應(yīng)力對(duì)于直徑為d的圓軸：W—抗彎截面系數(shù)M—彎矩WT—抗扭截面系數(shù)T——轉(zhuǎn)矩將σb、τ代入強(qiáng)度條件表達(dá)式：[σ–1b]—對(duì)稱循環(huán)下的許用彎曲應(yīng)力，見(jiàn)表14-3不變的轉(zhuǎn)矩：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)變化：頻繁正反轉(zhuǎn)軸：

是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，的循環(huán)特性與不同引入折合系數(shù)α：當(dāng)量應(yīng)力：校核公式由校核公式得設(shè)計(jì)公式：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟：（1）將外載荷分解到水平面和垂直面內(nèi)，求垂直面支反力FV和水平面支反力FH。（2）作垂直面彎矩MV圖，水平面彎矩MH圖。（3）作合成彎矩M圖，（4）作轉(zhuǎn)矩T圖，（5）彎扭合成，作當(dāng)量彎矩Me圖，（6）計(jì)算危險(xiǎn)截面軸徑：注意：對(duì)于有鍵槽的截面，應(yīng)將計(jì)算出的軸徑加大4%左右。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，一般以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為準(zhǔn)。反之，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)。14-5軸的剛度計(jì)算軸的剛度不夠，受彎矩作用會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，受轉(zhuǎn)矩作用會(huì)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，影響軸的正常工作。必須根據(jù)軸的工作條件限制其變形量：撓度轉(zhuǎn)角扭角扭角：一、彎曲變形計(jì)算：計(jì)算軸在彎矩作用下所產(chǎn)生的撓度y，轉(zhuǎn)角θ。方法：（1）按撓曲線的近似微分方程式積分求解（等直徑軸）（2）變形能法（階梯軸）二、扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算：等直徑軸扭角：T—轉(zhuǎn)矩，Nmml—軸受轉(zhuǎn)矩作用的長(zhǎng)度，mmG—材料的切變模量，MpaIp—軸截面的極慣性矩d—軸徑，mm階梯軸扭角：14-6軸的臨界轉(zhuǎn)速的概念臨界轉(zhuǎn)速nc：產(chǎn)生共振時(shí)軸的轉(zhuǎn)速。對(duì)于重要的，尤