华科 机械设计 第6章-轴和轴毂连接设计.ppt

第六章 轴和轴毂连接设计－强度计算 工作应力的应力幅及平均应力按循环特征确定。 轴双向运转为对称循环 弯曲应力： 扭剪应力： 转轴或转动心轴为对称循环 固定心轴看成脉动循环 轴单向运转为脉动循环 注意：W、WT 应按附表 8 精确计算。 第六章 轴和轴毂连接设计－强度计算 说 明： ▲ 同一危险截面可能有多种应力集中源： 取大值计算 (Kσ)D 、(Kτ)D ▲ 危险截面 — 应力较大且有应力集中源处。 ▲ 安全系数不满足要求时： 减小应力集中、表面强化、增大轴径、改选材料等 ▲ 对于心 轴，因τT＝0，故强度条件： Sσ≥[S ] 对于传动轴，因σb ＝0，故强度条件： Sτ≥[S ] A 如轴肩 A 处： 截面变化、键槽、过盈配合等 kσ、kτ可查得多个值 第六章 轴和轴毂连接设计－强度计算 2、静强度安全系数计算 目的 — 防止塑性变形（尖峰载荷作用或严重过载时） 计算安全系数 弯曲应力 计算安全系数 σs、τs — 材料的抗弯、抗扭屈服极限 σmax、τmax — 尖峰载荷作用时的弯曲、扭剪应力 许用安全系数查表 6-6 扭剪应力 计算安全系数 第六章 轴和轴毂连接设计－设计方法 §6-4 轴设计的一般步骤和方法 1、选择材料，根据功率 P 和转速 n ，用扭转强度公式初算受扭段的最小直径dmin 2、根据初算轴径，进行轴的结构设计 3、按弯、扭合成强度(一般轴)或安全系数法(重要轴)校核轴的危险截面 N 轴的刚度计算： 目的－防止过大的弹性变形 刚度条件： y ≤[y] θ≤[θ] φ≤[φ] 查表6-7 第六章 轴和轴毂连接设计－设计方法 将 dmin 圆整成标准直径（查《机械设计课程设计》） 受扭段 受扭段最小直径 dmin （有一个键槽，dmin增大5％） 第六章 轴和轴毂连接设计－设计方法 危险截面： ● 画出空间受力图，求出支反力； ● 作铅垂面受力图和水平面受力图； ● 作铅垂面和水平面弯矩图MV和MH ； ● 求合成弯矩： ● 作出转矩图； 靠近Mcamax，直径较小的截面； ● 按弯、扭合成强度条件校核： ● 求危险截面的当量弯矩： 应力集中较大的截面。 ● 或按安全系数法校核： 注意各分力方向的判断 不要忽视Fa产生的弯矩 注意弯矩突变的方向 注意该截面的转矩 Mca 最大的截面； σca↑ RHA RHB RVB RVA 查附表 8 第六章 轴和轴毂连接设计－综合示例 例:设计一圆柱齿轮减速器的输入轴.已知:输入功率P＝15 kW，输入轴转速n＝700 r/min，单向运转，载荷有冲击，小齿轮宽度b＝80 mm，z1＝27，mn＝5 mm,β＝9°22′，V 带轮的轮毂宽度L=90 mm，压轴力FQ＝1800 N，齿轮与轴过盈配合(H7/r6) 解： 1、选择轴的材料 电动机 n 本例中等功率，转速不高，故选45钢，调质 查表6-1得，σB＝650 MPa， σs＝360 MPa， σ-1＝300MPa， τ-1＝155 MPa，[σ-1]b＝60MPa。 2、按扭转强度初算最小轴径 查表6-3，因弯矩较大，取C＝118。 有单键槽，增大5％ 查《机械设计课程设计》P73，取标准直径dmin＝35.5 mm 第六章 轴和轴毂连接设计－综合示例 3、进行轴的结构设计 装配方案：小齿轮从左端装入。 确定各轴段直径：由dmin入手，考虑轴上零件装拆 ①与②之间是定位轴肩，h≈0.1d1，则取d2＝42mm ②与③之间是非定位轴肩，取d3＝45mm 取d4＝50mm ⑤是定位轴环，取d5＝60mm d7＝d3＝45mm d6取决于轴承定位尺寸 初选轴承为 6209， 查手册P117知内圈定位尺寸d6 ＝ 52 mm n 第六章 轴和轴毂连接设计－综合示例 各轴段长度： 6209外径85mm，宽度19mm ③和⑥自然确定 ①比带轮窄 2mm，取88mm 轴环⑤ 宽度b≈1.4h,＝1.4×5＝7mm ②的长度与轴承座宽度及轴承盖尺寸有关，暂定为 40mm 与机座尺寸有关， 确定轴承跨距 ⑦的长度等于轴承宽（含砂轮越程槽） ④比齿轮窄 2mm，取78mm 轴向及周向固定： 轴端挡圈固定带轮 套筒固定齿轮，其外径同轴段⑥ 两键槽置于同一方向，轴端倒角 轴承盖固定整个轴系 10~15mm 3~5mm 第六章 轴和轴毂连接设计－综合示例 4、受力分析 ● 计算小齿轮各分力 小齿轮分度圆直径： 输入轴的转矩： 圆周力： 径向力： 轴向力： 电动机 n 第六章 轴和轴毂连接设计－综合示例 ● 画空间受力简图 注意各力方向的判断 ● 画铅垂面及水平面受力图 ● 求支反力 n 不要忽视Fa引起的弯矩 “－”号表示与假设方向相反 第六章 轴和轴毂连接