轴的结构设计及计算.pptVIP

3.2.5.1轴的结构设计改变轴上零件的布置，有时可以减小轴上的载荷。3.2.5.1轴的结构设计改进轴上零件的结构也可以减小轴上的载荷。3.2.5.1轴的结构设计尽量避免各轴段剖面突然改变而引起的局部应力集中，提高轴的疲劳强度。增大配合处轴径；(b)轴上开减载槽；(c)毂端开减载槽02配合边缘处的应力集中。04过盈配合时轴的结构形式01当轴上零件与轴为过盈配合时，可采用下图结构形式以减少轴03轴的结构设计05改善轴的结构、受力情况，减少应力集中，改善表面质量采用定位套筒代替圆螺母和弹性挡圈使零件轴向固定，可避免在轴上制出螺纹、环形槽等，能有效地提高轴的疲劳强度。轴的表面质量对轴的疲劳强度影响很大。因轴工作时，最大应力发生在轴的表面处，另一方面，由于加工等原因，轴表而易产生微小裂纹，引起应力集中，因此轴的破坏常从表面开始。减小轴的表面粗糙度，或采用渗碳、高频淬火等方式进行表面强化处理，均可以显著提轴的疲劳强度。3.2.5.1轴的结构设计1轴的设计要求：2在一般情况下设计轴时，只需考虑强度和结构两个方面。但对某些旋转精度要求较高的轴，还需保证有足够的刚度。另外，对高速旋转的轴，还需进行振动稳定性方面的计算。3轴的设计一般按照以下步骤进行：4合理地选择轴的材料；②初估轴的直径，进行轴的结构设计；③对轴进行强度、刚度及振动方面的校核计算；④绘出轴的零件工作图。3.2.5.2轴的设计计算轴的强度计算(3-1)按扭转强度计算：对于传动轴可只按扭矩计算轴的直径；对于转轴，常用此法估算最小直径，然后进行轴的结构设计，并用弯扭合成强度校核。圆轴扭转的强度条件为式中：τT——轴的扭转切应力（MPa）；T——轴传递的扭矩（N·mm）；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）。3.2.5.2轴的设计计算3.2.5.2轴的设计计算由上式可得到轴的设计公式式中：A——计算常数，与轴的材料和［τ］T值有关，可按表3-3确定。(3-2)表3-3轴常用材料的［τ］T和A值12343.2.5.2轴的设计计算由式3-2求出的d值，一般作为轴的最小直径。若轴段上有键槽，应把算的直径增大，单键增大3%，双键增大7%，然后圆整到标准值。（见表3-2-5）各轴段的长度根据安装零件与轴配合部分的轴向尺寸确定，并应考虑保证轴上零件轴向定位的可靠：与齿轮、联轴器等相配合部分的轴长，一般应比轮毂的长度短2-3mm；轴颈的长度取决于滚动轴承的宽度尺寸；轴上转动零件之间或转动件与箱壳内壁之间应留有适当间隙，一般取10～15mm，以防运转时相碰；装有紧固件(如螺母、挡圈等)的轴段，其长度应保证装拆或调整紧固件时，有一定扳手空间，通常取15～20mm。2.按弯扭合成强度计算轴的结构设计初步完成后，通常要对转轴进行弯扭合成强度校核。对于钢制轴可按第三强度理论计算，强度条件为：(3-3)式中：σe——当量应力(N／mm2)；Me——当量弯矩(N·mm)， ；M——危险截面上的合成弯矩， ，MH、MV分别为水平面上、垂直面上的弯矩；3.2.5.2轴的设计计算——不变的扭矩04——扭矩脉动循环变化05W——轴的抗弯截面系数（mm3），对圆截面轴W≈0.1d3，d为危险剖面直径；α——折合系数。对于不变的转矩，α≈0.3；对于脉动循转矩，α≈0.6；对于对称循环转矩，α＝1。对于频繁正反转的轴，可视为对称循环交变应力；若扭矩变化规律不清，一般也按脉动循环处理。01——扭矩对称循环变化03（3-4）023.2.5.2轴的设计计算3.2.5.2轴的设计计算表3-4中的［σ－1］b，［σ0］b，［σ+1］b分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下材料的许用弯曲应力，供设计时选用。当危险截面有键槽时，应将轴径的计算值增大4％～7％。当计算只承受弯矩的心轴时，可利用式(3-3)，此时T=0。表3-4轴的许用弯曲应力取定坐标系，将作用在轴上的力分解为水平分力和垂直分力，并求其支反力。绘出轴的计算简图，标出作用力的方向及作用点的位置。计算合成弯矩，并绘制出合成弯矩图。分别绘制出水平面和