典型零部件的设计与选用教学课件作者程畅课件学习情境五任务2课件课件.ppt

输送机齿轮减速器典型零部件的设计与选用 目录 任务 二：输出轴的设计与选用 任务知识 任务技能 结构设计要求 能满足加工和装配工艺以及零件正常工作要求。轴上零件定位要准确，固定须可靠并便于装拆和调整，同时满足加工方便，制造成本低等要求。 工作能力要求 轴必须具有足够的强度和刚度，以保证轴能正常地工作。 注：对于一般的转轴，主要满足强度和结构方面的要求；对于机床主轴等还应满足刚度要求；高速运转的轴如汽轮机转子轴要求不发生大的振动和共振。 轴的设计步骤 轴的设计步骤 本次任务到此结束 4、梁纯弯曲时的强度条件 （1）梁纯弯曲的概念 在梁的纵向对称面内，两端施加等值、反向的一对力偶。在梁的横截面上只有弯矩而没有剪力，且弯矩为一常数，这种弯曲为纯弯曲 。 平面弯曲 剪力弯曲 纯弯曲 剪力FQ≠0 弯矩M ≠ 0 剪力FQ=0 弯矩M ≠ 0 平面假设：梁弯曲变形后，其横截面仍为平面，并垂直于梁的轴线，只是绕截面上的某轴转动了一个角度。 （2）梁纯弯曲时横截面上的正应力 1）变形特点 : 横向线仍为直线，只是相对变形前转过了一个角度，但仍与纵向线正交。纵向线弯曲成弧线，且靠近凹边的线缩短了，靠近凸边的线伸长了，而位于中间的一条纵向线既不缩短，也不伸长。 如果设想梁是由无数层纵向纤维组成的，由于横截面保持平面，说明纵向纤维从缩短到伸长是逐渐连续变化的，其中必定有一个既不缩短也不伸长的中性层（不受压又不受拉）。中性层是梁上拉伸区与压缩区的分界面。中性层与横截面的交线，称为中性轴，如图所示。变形时横截面是绕中性轴旋转的。 2）梁纯弯曲时横截面上正应力的分布规律 由平面假设可知，纯弯曲时梁横截面上只有正应力而无切应力。由于梁横截面保持平面，所以沿横截面高度方向纵向纤维从缩短到伸长是线性变化的，因此横截面上的正应力沿横截面高度方向也是线性分布的。以中性轴为界，凹边是压应力，使梁缩短，凸边是拉应力，使梁伸长，横截面上同一高度各点的正应力相等，距中性轴最远点有最大拉应力和最大压应力，中性轴上各点正应力为零。分布如图所示。 3）梁纯弯曲时正应力计算公式 在弹性范围内，梁纯弯曲时横截面上任意一点的正应力为 ： M Pa 即： 最大正应力为(MPa)： M和y均以绝对值代入，至于弯曲正应力是拉应力还是压应力，则由欲求应力的点处于受拉侧还是受压侧来判断。受拉侧的弯曲正应力为正，受压侧的为负。 M--截面上的弯矩(N.mm) Y--计算点到中性轴距离(mm) Iz--横截面对中性轴惯性矩 Wz--抗弯截面模量 (3)梁纯弯曲时的强度条件 强度条件：梁内危险截面上的最大弯曲正应力不超过材料的许用弯曲应力，即 M—危险截面处的弯矩（N.mm） Wz—危险截面的抗弯截面模量（mm ） —材料的许用应力 (Mpa) 3 5、提高梁强度的主要措施 合理安排梁的支承 （1）降低最大弯矩数值的措施 合理布置载荷 5、提高梁强度的主要措施 （1）降低最大弯矩数值的措施 合理布置载荷 5、提高梁强度的主要措施 （1）降低最大弯矩数值的措施 （2）合理选择梁的截面，用最小的截面面积得到大的抗弯截面模量。 形状和面积相同的截面，采用不同的放置方式。 5、提高梁强度的主要措施 面积相等而形状不同的截面，其抗弯截面模量不相同 。 面积相等时，工字钢和槽钢的抗弯截面模量最大，空心圆截面次之，实心圆截面的抗弯截面模量最小，承载能力最差。 （2）合理选择梁的截面，用最小的截面面积得到大的抗弯截面模量。 截面形状应与材料特性相适应。 对抗拉和抗压强度相等的塑性材料，宜采用中性轴对称的截面，如圆形、矩形、工字形等。对抗拉强度小于抗压强度的脆性材料，宜采用中性轴偏向受拉一侧的截面形状。 5、提高梁强度的主要措施 Y1和Y2之比接近于下列关系,最大拉应力和最大压应力便可同时接近许用应力。 （3）采用等强度梁 等截面梁在弯曲时各截面的弯矩是不相等的，如果以最大弯矩来确定截面尺寸，则除弯矩最大的截面外，其余截面的应力均低于弯矩最大的截面，这时材料就没有得到充分利用，为了减轻自重，并充分发挥单位材料的抗弯能力，可使梁截面沿轴线变化，以达到各截面上的最大正应力都近似相等，这种梁称为等强度梁。但等强度梁形状复杂，不便于制造，所以工程实际中往往制成与等强度梁相近的变截面梁。如一些建筑中的外伸梁，做成了由固定端向外伸端截面逐渐减小的形状，较好地体现了等强度梁的概念。而机械中的多数圆轴则制成了变截面的阶梯轴。 要求： ①轴上零件有准确的工作位置，定位可靠； ②轴段直径须符合标准直径系列； ③受力合理，有利于提高轴的强度和刚度； ④有良好的加工工艺