《机械设计》第九版高等教育出版社第15章轴.pptVIP

第十五章 轴 轴的概述2 ◆ 改进轴的结构以减小应力集中的影响 ◆ 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度 轴的表面粗糙度和表面强化处理方法也会对轴的疲劳强度产生影响。当采用对应力集中甚为敏感的高强度材料制作轴时，表面质量尤应予以注意。 轴的表面愈粗糙 疲劳强度 表面强化处理的方法有： 表面高频淬火等热处理； 表面渗碳、氰化、氮化等化学热处理； 碾压、喷丸等强化处理。 ★ 在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。 五、轴的结构工艺性 a)砂轮越程槽 b)螺纹退刀槽 c)为了加工方便，不同轴段的键槽应布置在同一母线上 d)轴端处加工45°倒角 需要磨削加工的轴段，应留有砂轮越程槽；需要切制螺纹的轴段，应留有退刀槽。 0.8 1. 锥齿轮与轴单独加工 六、小锥齿轮轴的轴系结构设计 阶梯轴结构：中间粗，两端细。轴上零件分别从两端安装。 双支点各单向固定，正装 2. 锥齿轮轴 阶梯轴结构：锥齿轮一端粗，另一端细。轴上零件从没有齿轮的一侧安装。 双支点各单向固定，正装 双支点各单向固定，反装 通常是在初步完成结构设计后进行校核计算，计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。 一、轴的强度校核计算 传动轴------按扭转强度条件计算 转 轴------按弯扭合成强度条件计算 心 轴------按弯曲强度条件计算 §15-3 轴的强度计算 1. 按扭转强度条件计算 实心轴的直径为： 轴的扭转强度条件为: 为了计及键槽对轴强度的削弱，可按以下方式修正轴径： 轴径增大7% 轴径增大3% 轴径d＞100mm 轴径增大10%～15% 轴径增大5%～7% 轴径d≤100mm 有两个键槽 轴截面有一个键槽 对于只承受扭矩的圆截面传动轴，强度条件为： 对于既承受弯矩又承受扭矩的转轴，可按上式初步估算轴的直径(最小直径dmin) 。（一般是作为轴的外伸端轴头的直径） 112~97 126~103 135~112 149~126 A0 35~55 25~45 20~35 15~25 [?T]/MPa 40Cr、35SiMn 38SiMnMo、3Cr13 45 Q275、35 (1Cr18Ni9Ti) Q235-A、20 轴的材料 轴常用几种材料的[?T]及A0值 轴径圆整为标准直径系列。 2. 按弯扭合成强度条件进行验算 一般的转轴强度用这种方法验算。 ① 作出轴的计算简图 A B C D L1 L2 L3 ◆ 轴的支承简化 通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。 可按教材中图15-23来确定。 ① 作出轴的计算简图 首先求出轴上受力零件的载荷→ 将其分解为水平分力和垂直分力→ 求出各支承处的水平反力和垂直反力 Fa Ft Fr FNV1 FNH1 FNV1 FNV2 FNH2 B D C T A ? 分布载荷简化为集中力，其作用点取在载荷分布段的中点。 作用在轴上的扭矩，从传动件轮毂宽度的中点算起。 ◆ 轴的支承简化 ◆ 轴的载荷简化 A B C D L1 L2 L3 作计算简图时： L1 L2 L3 ② 作出弯矩图和扭矩图 ◆ 水平面受力及弯矩图 ◆ 铅垂面受力及弯矩图 ◆ 水平铅垂弯矩合成图 ◆ 扭矩图 L1 L2 L3 T A FNV1 FNH1 FNV1 Fa Ft Fr FNV2 FNH2 D B C ? T T FNH1 FNH2 Ft MH MH FNV1 FNV2 Fr MH MV MV1 MV2 Fa FNV1=Fa Ma=Fad/2 M1 M M2 2. 按弯扭合成强度条件进行验算 ③ 校核轴的强度 2. 按弯扭合成强度条件进行验算 ① 作出轴的计算简图(即力学模型) ② 作出弯矩图和扭矩图 按第三强度理论，计算应力： M -----对称循环变应力 T -----常不是对称循环变应力 考虑? 和? 循环特性不同的影响，引入折合系数?，则： ? ? a =1 (频繁正反转) a ? 0.6 (频繁启动) a ? 0.3 (长期单向运转) 弯曲应力为对 称循环应力 对称循环变应力 脉动循环变应力 静应力 扭转切应力 折合系数 ? 取值： 2. 按弯扭合成强度条件进行验算 ③ 校核轴的强度 弯曲应力： 扭转切应力： 代入上式 W------轴的抗弯截面系数，见表15-4。 计算应力： 则轴的弯扭合成强度条件为： [?-1]-----对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，查表15-1。 校核公式： 对轴进行强度校核，首先要确定危险截面（即当量弯矩大而直径可能不足的截面）。 当量弯矩 [注]: ∵心轴工作