机械设计基础轴 - 副本.ppt

设计轴的一般步骤为 ⑴选择轴的材料 ⑵轴的结构设计 ⑶轴的强度校核 轴的强度校核 应力分析： F T 弯曲应力σb － 对称循环变应力； 扭剪应力τT － 循环特征根据实际情况而定。 计算方法： ● 按扭转强度计算； ● 按弯扭合成强度计算； ● 安全系数法计算。 一般的轴 一、按扭转强度计算 扭剪应力: 轴的抗扭剖面系数 扭转强度公式一般用来初算轴的直径， 扭转强度设计式: 令其为系数 C 系数 C 与轴的材料和承载情况有关，查表10-2。 弯矩相对转矩较小或只受转矩时，C 取小值。 若该轴段有一个键槽，d 值增大5% , 弯矩较大时，C 取大值。 计算出的 d 作为受扭段的最小直径 dmin 。 注意： 有两个键槽，增大10% 。 此方法既考虑弯矩又考虑转矩，比前法精确。 二、按弯扭合成强度计算 需已知： 轴的支反力作用点、外载荷的大小及位置。 弯、扭联合作用时，采用第三强度理论。 则轴危险截面上的当量应力： 对于直径为 d 的实心轴： 由于?b 与 ? 的循环特征可能不同，需引进校正系数α将 ? 折合成对称循环变应力。 则强度条件为： — 当量弯矩 校正系数α的取值： ● 对于不变的转矩： ● 频繁启动、振动或情况不明： ● 经常双向运转： 对称循环变应力下的许用应力 设计式： 三、轴设计步骤和方法 1、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、按弯扭合成强度校核轴的危险截面。 N 将 dmin 圆整成标准直径（查“机械设计课程设计”） 受扭段 最小直径dmin 水平弯矩 Mxy 4.作出扭矩图T 5.作出当量弯矩图 垂直弯矩 Mxz 1.作出轴的受力图，计算支反力； 2.作出弯矩图 Mxy Mxz Ft Fa Fr 危险截面直径 若强度不足，应适当增大轴径。 作业 轴的功用 轴的分类 轴的材料 影响轴的结构的因素 轴的结构应满足的要求 轴上零件的定位和固定 轴的结构设计 改变轴上零件的结构，使受载减小。 五、结构设计示例 改善轴的受力状况 轴身 设计一级减速器的输出轴。并校核危险截面。 已知：轴传递的功率P= KW，转速n= 转/分，齿轮分度圆直径 d= mm，该轴上的轴向力Fa=800N。假设轴身长L1=100mm，齿轮轴头长L2=120mm P= 8.2 KW n= 270 转/分 d= 420 mm P= 8.5 KW n= 280 转/分 d= 380 mm P= 8.6 KW n= 360 转/分 d= 390 mm P= 9.2 KW n= 340 转/分 d= 400 mm P= 9.5 KW n= 320 转/分 d= 430 mm P= 8.1 KW n= 300 转/分 d= 410 mm P= 8.8 KW n= 290 转/分 d= 370 mm P= 8.3 KW n= 310 转/分 d= 360 mm P= 9.3 KW n= 350 转/分 d= 450 mm P= 9.4 KW n= 370 转/分 d= 440 mm * * 轴 轴的功用 轴的分类 轴的材料 轴的结构要求 轴上零件的定位和固定 轴的结构设计 一. 轴的功用 1）支承回转零件；2）传递运动和动力 二. 轴的分类 按承载情况分： 心轴——只受弯矩 转轴——扭矩和弯矩 传动轴——主要受扭矩 按轴线形状可分为： 直轴 曲轴 挠性钢丝轴 实心轴 空心轴 光轴 阶梯轴 三. 轴的材料 选择轴的材料要考虑 1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；　　2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；　　3.轴的材料来源和经济性等。 轴的常用材料 30、35、40、45、50：加工工艺性好，应用最广， 主要用于一般用途的轴 20Cr、20CrMnTi、40Cr、38CrMoAl：热处理工艺性 好，主要用于重要的轴 QT600-3：良好的铸造工艺性，减振性好，对应力 集中的敏感性低，用于形状复杂的曲轴 Q235： 不重要或受力较小的轴 四. 影响轴的结构的因素 （1）轴上零件的类型、尺寸、数量、配合性质及其定位 固定的方法； （2）轴上作用力的大小及其分布情况； （3）轴承的类型、尺寸和位置； （4）轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。 五. 轴的结构应满足的条件 （1）轴上零件