南京河海大学机械设计轴强度计算(张敏).ppt

对于既传递转矩又承受不大的弯矩时，也可用上式初步估算轴的直径，但必须把轴的许用扭切应力 [τ ]适当降低，以补偿弯矩对轴的影响。 W---轴的抗弯截面系数w=πd3/32WT---轴的抗扭截面系数WT= πd3/16=2W  ---危险截面上弯矩M产生的弯曲应力 ---扭矩T产生的扭切应力 例14-1 试计算某减速器输出轴危险截面的直径。已知作用在齿轮上的圆周力Ft=17400N, 径向力Fr=6410N，轴向力Fa=2860N，齿轮分度圆直径d2=146mm，作用在轴右端带轮上的外力F=4500N（方向未定），L=193mm，k=206mm。 解：1）求垂直面的支反力（图b) F1V= 2）求水平面的支反力（图c) 对于只承受转矩 T ( N.mm ) 的实心圆轴，其强度条件： 写成设计公式，轴的最小直径 上两式中：WT——轴的抗扭截面系数，mm3；P——轴传递的功率，kW； n——轴的转速，r/min；[τ]——许用切应力，MPa；C——与轴材料有关 的系数，可由表查得。对于既传递转矩又承受弯矩的轴宜取较小的[τ]值。 按扭转强度计算 常用几种轴材料的[τT] 值和C值 112~97 126~103 135~112 149~126 C 35~55 25~45 20~35 15~25 [τT] 40Cr、35SiMn 45 35 Q235、20 轴的材料 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 有一个键槽 考虑键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径 1、按扭转强度初步估算轴的最小直径 可按轴所受的扭矩初步估算轴所需的最小直径dmin ，然后再按轴上零件的装配方案和定位要求，从dmin处起逐一确定各段轴的直径。 作轴的结构设计时，通常使用这种方法初步估算轴的 直径： 轴的结构设计前，通常可求得轴所受的扭矩。但不知道轴上支反力的作用点，不能决定弯矩载荷的大小与分布情况，因而还不能按轴所受的全部载荷及其引起的应力来确定轴的直径。 3、圆整 直径的值要进行圆整。有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件(如滚动轴承、联轴器、密封圈等)部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。 实际设计中，轴的直径亦可凭设计者的经验取定，或参考同类机械用类比的方法确定。此外，也可采用经验公式来估算轴的直径。如在一般减速器中，高速输入轴的直径可按与之相联的电机轴的直径D估算：d=（0.8-1.2）D；各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距a估算：d=（0.3-0.4）a。? 2、根据实践经验确定轴的直径 2.按弯扭合成强度条件计算 通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷（弯矩和扭矩）已可以求得，因而可用弯扭合成强度条件对轴进行强度校核。 对于钢制的轴，按第三强度理论（最大切应力理论）求出危险截面的当量应力，其强度条件为： 式中： 考虑 和 的循环特性不同 当转矩稳定不变时， 当转矩脉动变化时， 当转矩对称变化时（轴频繁正反转）， 其中 、 、 分别为静应力、脉动应力、和对称 应力下轴的许用弯曲应力，单位均为Mpa, 其值见表14-3。 α为考虑弯曲应力与扭转切应力的循环特性不同而引入的折合系数。通常弯曲应力为对称循环变化，而扭转切应力随工作情况而变化。 其计算步骤如下： 1.将轴上作用力分解到水平面和垂直面内,求出水平面上支承反力FH和垂直面上的支承反力FV 。 3.作出合成弯矩 图。 2.作出水平面上的弯矩MH图和垂直面上的弯矩 MV图。 6. 校核危险截面的强度（计算危险截面轴径）。 或 式中 W---轴的抗弯截面 系数。 5.计算当量弯矩 ，画出当量弯矩图。 4.作出转矩 T 图。 例题： 1）作轴的空间受力简图 2）求水平面支反力RH1、RH2作水平面弯矩图 3）求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图 4）作合成弯矩图 5）作扭矩图 6）作当量弯矩图 7）校核危险截面的强度（计算危险截面轴径）。 或 14-5 轴的刚度计算 一. 轴的弯曲刚度校核计算 轴的弯曲刚度条件为 挠度　　　　 y≤[y] 偏转角　　　θ≤[θ] [y]和[θ]分别为轴的许用挠度及许用偏转角。 轴的弯曲刚度以挠度y和偏转角θ来度量。 对于光轴，可用挠度曲线的近似微分方程积分求解。 对于阶梯轴，可用变形能法求解。 * * §14-1 轴的功用与类型 第14章 轴 1、功用： 1）支承回转零件 2）传