轴的强度校核方法
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轴的强度校核方法之马矢奏春创作
摘要
轴是机械中非常重要的零件,用来支承回转运动零件,如带轮、齿轮、蜗轮等,同时实现同一轴上分歧零件间的回转运动和动力的传递。轴的设计时应考虑多方面因素和要求,其中主要问题是轴的选材、结构、强度和刚度。其中对于轴的强度校核尤为重要,通过校核来确定轴的设计是否能达到使用要求,最终实现产品的完整设计。
本文根据轴的受载及应力情况采纳相应的计算方法,对于1、仅受扭矩的轴2、仅受弯矩的轴3、既承受弯矩又承受扭矩的轴三种受载情况的轴的强度校核进行了具体分析,并对如何精确计算轴的平安系数做了具体的简绍。
校核结果如不满足承载要求时,则必须修改原结构设计结果,再重新校核。
轴的强度校核方法可分为四种:
1)按扭矩估算
2)按弯矩估算
3)按弯扭合成力矩近视计算
4)精确计算(平安系数校核)
关键词:平安系数;弯矩;扭矩
目录
第一章引言--------------------------------------- 1
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5)轴的强度校核方法----------------------------4
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几种经常使用的计算方-----------------------------------5
按扭转强度条件计算-------------------------------5
按弯曲强度条件计算-------------------------------6
按弯扭合成强度条件计算---------------------------7
精确计算(平安系数校核计算)----------------------9
2.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施---------------------12
第三章总结------------------------------------------13
参考文献--------------------------------------------14
第一章引言
1.1轴的特点:
轴是组成机械的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件,都必须装在轴上才干进行运动及动力的传递,同时它又通过轴承和机架联接,由此形成一个以轴为基准的组合体—轴系部件。
1、根据承受载荷的分歧分为:
1)转轴:定义:既能承受弯矩又承受扭矩的轴
2)心轴:定义:只承受弯矩而不承受扭矩的轴
3)传送轴:定义:只承受扭矩而不承受弯矩的轴
2、根据轴的外形,可以将直轴分为光轴和阶梯轴;
3、根据轴内部状况,又可以将直轴分为实心轴和空。
1、轴的设计
⑴轴的工作能力设计。
主要进行轴的强度设计、刚度设计,对于转速较高的轴还要进行振动稳定性的计算。
⑵轴的结构设计。
根据轴的功能,轴必须包管轴上零件的装置固定和包管轴系在机器中的支撑要求,同时应具有良好的工艺性。
一般的设计步调为:选择资料,初估轴径,结构设计,强度校核,需要时要进行刚度校核和稳定性计算。
2、轴的资料
轴是主要的支承件,常采取机械性能较好的资料。经常使用资料包含:
•碳素钢:该类资料对应力集中的敏感性较小,价格较低,是轴类零件最经常使用的资料。
经常使用牌号有:30、35、40、45、50。采取优质碳钢时,一般应进行热处理以改善其性能。受力较小或不重要的轴,也可以选用Q235、Q255等普通碳钢。
•合金钢:对于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴,可以选用合
金纲。合金钢具有更好的机械性能和热处理性能,但对应力集中较敏感,价格也较高。设计中尤其要注意从结构上减小应力集中,并提高其概况质量。
•铸铁:对于形状比较复杂的轴,可以选用球墨铸铁和高强度的铸铁。它们具有较好
的加工性和吸振性,经济性好且对应力集中不敏感,但铸造质量不容易包管。
3、轴的结构设计
根据轴在工作中的作用,轴的结构取决于:轴在机器中的装置位置和形式,轴上零件的类型和尺寸,载荷的性质、大小、方向和分布状况,轴的加工工艺等多个因素。合理的结构设计应满足:轴上零件安插合理,从而轴受力合理有利于提高强度和刚度;轴和轴上零件必须有准确的工作位置;轴上零件装拆调整方便;轴具有良好的加工工艺性;节省资料等。
1). 轴的组成
轴的毛坯一般采取圆钢、锻造或焊接获得,由于铸造品质不容易包管,较少选用铸造毛坯。
轴主要由三部分组成。轴上被支承,装置轴承的部分称为轴颈;支承轴上零件,装置轮毂的部分称为轴头;联结轴头和轴颈的部分称为轴身。轴颈上装置滚动轴承时,直径尺寸必须按滚动轴承的国标尺寸选择,尺寸公差和概况粗糙度须按规定选择;轴头的尺寸要参考轮毂的尺寸进行选择,轴身尺寸确定时应尽量使
轴颈与轴头的过渡合理,防止截面尺寸变更过大,同时具有较好的工艺性。
2). 结构设计步调
设计中常采取以下的设计步调:
1.分析所设计轴的工作状况,拟定轴上零件的装配方案和轴在
机器中的装置情况。
2.根据已知的轴上近似载荷,初估轴的直径或根据经验确定轴
的某径向尺寸。
3.根据轴上零件受力情况、装置、固定及装配时对轴的概况要
求等确定轴的径向(直径)
尺寸。
4.根据轴上零件的位置、配合长度、支承结构和形式确定轴的
轴向尺寸。
5.考虑加工和装配的工艺性,使轴的结构更合理。
3). 零件在轴上的装置
包管轴上零件可靠工作,需要零件在工作过程中有准确的位置,即零件在轴上必须有准确的定位和固定。零件在轴上的准确位置包含轴向和周向两个方面。
⑴零件在轴上的轴向定位和固定
罕见的轴向定位和固定的方法采取轴肩、各种挡圈、套筒、圆螺母、锥端轴头等的多种组合结构。
轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两种。利用轴肩定位结构简单、可靠,但轴的直径加大,轴肩处出现应力集中;轴肩过多也晦气于加工。因此,定位轴肩多在不致过多地增加轴的阶梯数和轴向力较大的情况下使用,定位轴肩的高度一般取3-6mm,滚动轴承定位轴肩的高度需依照滚动轴承的装置尺寸确定。非定位轴肩多是为了装配合理方便和径向尺寸过度时采取,轴肩高度无严格限制,一般取为1-2mm。
套筒定位可以防止轴肩定位引起的轴径增大和应力集中,但受到套筒长度和与轴的配合因素的影响,不宜用在使套筒过长和高速旋转的场合。