轴的设计、计算、校核
轴的计算与校核
![轴的计算与校核](https://img.taocdn.com/s3/m/cfde8f5f0a1c59eef8c75fbfc77da26924c59661.png)
35SiMn,38CrMnMo
52
420(2Cr13/3Cr13)
52
材料切变模量G数据库
材料
G(GPa)
碳钢
79.4
合金钢,不锈钢
79.4
灰口铸铁,白口铸铁
44
球墨铸铁
73~76
纯铜,锰青铜
39
黄铜,铝青铜
41
铝合金
26
扎制铝
24~26
木材
0.5
许用扭转刚度[φ]经验库
传动精度要求
[φ](°/m)
轴的计算与校核
轴选用的材料
45
[τ](Mpa)
40
第一步,根据负载算出最小传动轴径(3选1)
当直连回转体负载时 T=J*α
负载参数
单位
输入与计算
备注
转动惯量J
kg.mm²
1000
SW中查惯性张量
正常转速n
r/min
60
电机启动时间t
s
0.5
参考右侧库
转动加速度α
rad/s²
12.57
α=△ω/△t
=2π*n/60/t
精密传动
0.25~0.5
一般传动
0.5~1
要求不高的轴
≥1
说明:
对于受扭转轴的校核分为扭转强度校核和刚度校核
1,扭转强度校核公式:τ=T/Wt≤[τ]
其中τ的量纲Mpa(N/mm²),T为转矩,量纲N.mm,Wt为扭转截面系数,量纲mm³,可查询机械设计手册第5版3-105或通过以下公式计算得到:
实心轴:Wt=πd³/16;空心轴:Wt=π(D4-d4)/(16*D)
981.75
刚度φ
°/m
机械设计轴的计算与校核
![机械设计轴的计算与校核](https://img.taocdn.com/s3/m/b58b81052f3f5727a5e9856a561252d381eb2057.png)
校核主轴在工作过程中的热稳定性,防止 因温度变化导致精度损失。
精密机床主轴的预紧力调整
精密机床主轴的材料选择与处理
根据工作需求调整主轴的预紧力,提高回 转精度和刚度。
选择合适的材料和表面处理技术,提高主 轴的性能和使用寿命。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
变形。
校核方法通常包括计算轴的径向 刚度、分析径向力的分布和大小, 以及比较计算结果与轴的承载能
力。
径向刚度校核对于确保机械设备 的稳定性和精度至关重要,特别 是在高精度和高转速的机械设备
中。
轴向刚度校核
01
02
03
轴向刚度校核是指对轴 的轴向刚度进行评估, 以确保其能够承受外部 轴向力的作用而不发生
角刚度校核对于确保机械设备的稳定性和精度至关重要,特别是在需要承受较大扭 矩的机械设备中。
05 轴的稳定性校核
临界转速校核
01
02
03
临界转速定义
指轴在运转过程中,所承 受的转速达到一定值时, 会发生共振,导致轴的稳 定性下降。
临界转速计算
根据轴的长度、直径、转 动惯量等参数,通过计算 得到临界转速值。
临界载荷校核
将轴的实际工作载荷与临 界载荷进行比较,确保工 作载荷小于临界载荷,以 保证轴的安全性。
06 案例分析
案例一:减速器主轴的计算与校核
减速器主轴的承载能力计算
根据工作条件和材料特性,计算主轴 的承载能力,确保其能够承受工作过 程中的最大载荷。
减速器主轴的刚度校核
校核主轴的刚度,确保在正常工作时 不会发生过大的变形,影响传动精度。
减速器主轴的振动分析
分析主轴的振动特性,预防共振和振 动过大对设备性能的影响。
轴的设计与校核
![轴的设计与校核](https://img.taocdn.com/s3/m/a505438364ce0508763231126edb6f1aff0071e1.png)
轴的设计与校核轴是一种常见的机械元件,其功能是将机械能从一个部件传递到另一个部件。
轴承受着多种负载,例如转矩、弯曲和剪切力,因此轴的设计与校核至关重要。
本文将介绍轴的设计与校核的基本概念和步骤。
1. 轴的设计轴的设计应该考虑到其所处的应用环境和负载类型。
在设计轴时需要考虑以下因素:1.1 操作条件轴所处的应用环境会影响其设计。
例如,轴可能暴露在腐蚀、高温或高湿度的环境中,此时需要选择相应的材料进行设计。
仔细分析操作条件是设计安全、可靠轴的第一步。
1.2 构造要素轴的长度、直径、几何形状和连接方式都会影响其设计。
例如,长而细的轴可能需要增加强度以避免扭曲,而大直径的轴可能需要更多的材料才能承受负载。
1.3 负载类型设计轴的最重要的因素是负载类型。
例如,将风机的力转换成排气段中的风压会产生弯曲和扭矩负载。
加强轴的弯曲刚度是应对此类负载的一种解决方案。
1.4 材料轴的材料通常是金属,且通常是钢。
轴的材料应该优先考虑强度和韧性。
强度指轴在负载下不会破裂的能力,而韧性指轴在承受重力时不会断裂的能力。
在选择材料时,还需要考虑轴是否需要抗疲劳。
2. 轴的校核校核是确定轴是否安全承受负荷的计算和实验过程。
当确定轴的设计后,需要进行校核以确保轴能够在操作条件下正常工作。
2.1 轴的应力分析轴的应力分析是校核的第一步。
应力分析确定轴受到的应力类型、大小和分布。
轴所需承受的负载类型将决定考虑什么样的应力(例如弯曲,剪切,轴向拉伸或压缩)。
2.2 轴的强度计算在进行强度计算时,需要考虑轴的几何形状、材料和应力情况。
在轴设计中,我们通常会为轴选择一种合适的材料,然后计算它在应用环境和负载条件下受到的应力。
然后,我们将应力值与轴材料的强度值进行比较,以确定轴是否能满足负载条件并安全操作。
校核轴应该考虑在负载下发生的弯曲和扭矩情况。
应该计算轴所需要的弯曲刚度和扭矩刚度以确保轴不会在负载下弯曲或扭曲过度。
轴的疲劳寿命计算是校核的最后一步。
机械设计轴的计算与校核
![机械设计轴的计算与校核](https://img.taocdn.com/s3/m/e549d72626d3240c844769eae009581b6bd9bdd1.png)
机械设计轴的计算与校核
首先,轴的强度计算是指根据轴的受力情况,计算轴的承载能力,以确定轴的直径和材料选用。
轴的受力主要包括弯曲应力和剪切应力。
弯曲应力是由于受到力矩的作用而产生的,剪切应力是由于受到转矩的作用而产生的。
轴的弯曲应力可以根据梁的弯曲公式进行计算。
根据梁的受力和几何形状,可以得到轴的最大弯曲应力。
通过查表或计算,可以选择合适的材料,确定轴的直径。
轴的剪切应力可以通过剪切强度计算得到。
根据轴的直径和受力,可以计算出轴的剪切应力。
通过查表或计算,可以确定轴的直径和材料。
此外,还需要考虑轴的刚度计算。
轴的刚度是指轴在受力时产生的变形程度。
根据轴的长度、直径和材料的弹性模量,可以计算出轴的刚度。
刚度计算可以用刚度公式和有限元分析方法进行。
在进行轴的计算与校核时,还需要考虑轴的转速和使用寿命。
转速会对轴产生一定的动态载荷,需对轴的疲劳寿命进行评估。
根据轴的工作条件和材料的疲劳极限,可以计算出轴的理论寿命。
如果轴的实际使用寿命小于要求的寿命,需要进行轴的优化设计,以提高轴的寿命。
综上所述,机械设计轴的计算与校核是机械设计中的重要环节。
需要考虑轴的强度和刚度,并结合轴的转速和使用寿命进行综合评估。
通过合理的计算与校核,可以保证轴在工作过程中的稳定性和可靠性。
轴的设计计算
![轴的设计计算](https://img.taocdn.com/s3/m/a2822aeb76c66137ef061950.png)
第七章 轴的设计计算一、初步确定轴的尺寸1、高速轴的设计及计算:高速轴功率kw p 11.21=,转速min /7101r n =。
选取轴的材料为40Cr 、调质处理、由《机械设计》教材表15-3,取1000=A ,得mm 377.14mm 71011.210033110min ≈⨯==n p A d 考虑轴上开有一个键槽对轴强度的削弱,轴径增大%7~%5,并圆整后mm d 15=,轴承选用角接触球轴承7205C ,B=15mm ,综合减速器其他零件的布置和减速器箱体的轮廓,高速轴初步设计如下:2、中间轴的设计及计算:中间轴功率kw p 03.22=,转速min /4.1612r n =。
选取轴的材料为40Cr 、调质处理、由《机械设计》教材表15-3,取1050=A ,得mm 419.24mm 4.16103.210533220min ≈⨯==n p A d 考虑轴上开有两个键槽对轴强度的削弱,轴径增大%15~%10,并圆整后mm d 25=,轴承选用角接触球轴承7205C ,B=15mm ,综合减速器其他零件的布置和减速器箱体的轮廓,中间轴初步设计如下:安装大齿轮处的键型号为:键10⨯36GB1096-79 安装小齿轮处的键型号为:键10⨯70GB1096-79 3、低速轴的设计及计算:低速轴功率kw p 95.13=,转速min /4.433r n =。
选取轴的材料为40Cr 、调质处理、由《机械设计》教材表15-3,取970=A ,得mm 484.34mm 4.4395.19733330min ≈⨯==n p A d 考虑轴上开有两个键槽对轴强度的削弱,轴径增大%15~%10,并圆整后mm d 35=,轴承选用角接触球轴承7209C ,B=19mm ,综合减速器其他零件的布置和减速器箱体的轮廓,低速轴初步设计如下:安装大齿轮的键型号为:键18⨯65GB1096-97 安装联轴器处的键为:键16⨯125GB1096-97二、轴的校核以中间轴的校核为代表,中间轴的功率为kw p 03.22=,转速为min /4.1612r n =,转矩11.1202=T N ·m 。
轴的计算校核 计算表
![轴的计算校核 计算表](https://img.taocdn.com/s3/m/9f01c904804d2b160b4ec080.png)
轴传递功率
Kw
பைடு நூலகம்
4.25
轴转速n
r/min
33
转矩T
N.m
1229.83
最小计算轴径
mm
53.90
第二步,轴扭转强度校核(2选1)
已知电机功率和轴转速时
电机与轴参数
单位
输入与计算 备注
电机功率P
Kw
1
轴转速n
r/min
1400
最小设计轴径d mm
10
直驱输出力矩T N.m
6.82
必须>负载所需T
扭转剪应力τ
mm
10
Gpa mm4
79 981.75
°/m
0.74
备注
参考右侧数据库 和右侧库对比
电机启动时间t数据库 电机种类 伺服(0.05~0.2) 步进(0.1~0.3) 普通异步 重载
许用扭转强度[τ]数据库 材料牌号 20,Q235 30 35,Q275 321(Cr18Ni9Ti) 45 40Cr,42SiMn 35SiMn,38CrMnMo 420(2Cr13/3Cr13)
料切变模量G数据库 G(GPa) 79.4 79.4 44 73~76 39 41 26 24~26 0.5
扭转刚度[φ]经验库 [φ](°/m) 0.25~0.5 0.5~1 ≥1
说明: 对于受扭转轴的校核分为扭转强度校核和刚度校核
1,扭转强度校核公式:τ=T/Wt≤[τ] 其中τ的量纲Mpa(N/mm²),T为转矩,量纲N.mm,Wt为扭转截 面系数,量纲mm³,可查询机械设计手册第5版3-105或通过以下 公式计算得到: 实心轴:Wt=πd³/16;空心轴:Wt=π(D4-d4)/(16*D)
轴设计的主要内容和轴的设计步骤
![轴设计的主要内容和轴的设计步骤](https://img.taocdn.com/s3/m/f9f65a6f3069a45177232f60ddccda38376be1bf.png)
轴设计的主要内容和轴的设计步骤一、轴设计的主要内容轴是指工程、机械、汽车等设备中用来传递动力和承受载荷的一个重要组成部分。
轴的设计是指根据设备的工作原理、运行条件、载荷等要求,确定轴的几何形状、尺寸、材料等参数的过程。
良好的轴设计能够保证设备的稳定运行和寿命,提高设备的性能和效率。
轴设计的主要内容包括轴的几何形状、尺寸、材料和连接方式等方面。
1. 轴的几何形状:轴的几何形状通常是圆柱形,也可以是多边形、椭圆形等。
合理的几何形状能够降低应力集中,提高轴的强度和刚度。
2. 轴的尺寸:轴的尺寸包括直径、长度等参数。
根据设备的功率、转速、载荷等要求,确定轴的尺寸,确保轴的强度和刚度满足设计要求。
3. 轴的材料:轴的材料选择应根据设备的工作条件和要求进行。
常用的轴材料有碳素钢、合金钢、不锈钢等。
根据不同的工作条件,选择合适的轴材料,以满足轴的强度和耐磨性等要求。
4. 轴的连接方式:轴的连接方式是指轴与其他部件(如轴套、轴承、齿轮等)的连接形式。
常见的连接方式有键连接、螺纹连接、温度收缩连接等。
根据设备的工作负荷和要求,选择合适的连接方式,确保连接的牢固性和可靠性。
二、轴的设计步骤轴的设计是一个复杂的过程,需要根据具体设备的工作要求和条件来进行。
一般而言,轴的设计步骤包括设计任务确认、轴的受力分析、轴的尺寸计算、轴的校核和轴的优化设计等。
1. 设计任务确认:在轴的设计前,需要明确设计的任务和要求。
包括设备的工作条件、载荷特点、工作环境等方面的要求。
根据这些要求,确定轴的设计指标,为后续的设计提供依据。
2. 轴的受力分析:根据受力分析原理,对轴的受力情况进行计算和分析。
考虑到设备的工作条件和载荷特点,确定轴的受力形式和大小。
根据受力分析结果,选取合适的材料和几何形状。
3. 轴的尺寸计算:根据轴的受力分析结果,进行轴的尺寸计算。
轴的尺寸计算包括轴径的确定、轴长的确定和轴的过盈量的确定等。
根据设备的工作要求和载荷特点,计算得到轴的合理尺寸。
机械设计基础——4-1 轴的设计计算和校核
![机械设计基础——4-1 轴的设计计算和校核](https://img.taocdn.com/s3/m/f92104c95f0e7cd18525360b.png)
之为负。
(+) M
x
T
T
(+)
x
M
扭矩正负的判断
当轴上作用多个外力偶矩时,任一截面上的扭矩等于该截面左段(或右 段)所有外力偶矩的代数和。
3. 扭矩图
T
O
x
扭矩图
(三)扭转时横截面上的应力
扭转实验
切应力
γ x
圆轴扭转试验
x φ
试验分析
(1)横截面上没有正应力。
(2)横截面上有切应力,且与半 径垂直。
2.设计内容 Ⅱ轴的结构设计和强度校核计算。
3.设计步骤、结果及说明 1)选择轴材料 因无特殊要求,选45钢,调质处理 ,查表得 [σ-1]=60MPa,取 A=115 。 2)估算轴的最小直径
d≥
3
A
P
3
112
2.607
35.2 mm
n
83.99
因最小直径与联轴器配合,故有一键槽,可将轴径加大5%,
IP
32
D14
1
4
0.1D14 1 4
WP
d3
16
0.2d 3
WP
16
D13
1 4
0.2D13 1 4
d1 / D1
(四)传动轴的强度计算
强度校核公式
max
T WP
9.55 106 0.2d 3
p n
≤
MPa
设计计算公式
3
d≥
9.55 106 P 3 P
0.2 n
Wz
bh2 6
Wy
hb2 6
(三)心轴的强度计算
轴弯曲变形时,产生最大应力的截面为危险截面。
最大弯曲正应力不允许超过轴材料的许用应力。
轴的设计和校核
![轴的设计和校核](https://img.taocdn.com/s3/m/194ec2f54693daef5ef73def.png)
=40mm
轴的结构设计
(1)轴上零件的定位、固定和装配
单级减速器中,将齿轮安排在箱体中间,相对两轴承对称分布。齿轮左面用套筒轴向定位,右面由轴肩定位。轴向靠平键和过渡配合固定。两轴承分别以套筒和轴肩定位,周向则采用过盈配合固定。轴做成梯形,齿轮、套筒、左轴承和连轴器依次从左面装到轴上;右轴承从右面装入。
(2)确定轴各段直径和长度
Ⅰ段即外伸端直径 ,取
Ⅱ段直径 (由机械设计手则查得轮毂倒角 ,轴肩高度 ,故 )亦符合毡圈密封标准轴径。
初选6311型深沟球轴承,其内径为55mm,宽度为29mm。( )
考虑到齿轮端面和箱体内壁、轴承端面与外壁有一定的距离,则取套筒长为18mm.考虑到和箱体外壁应有一定距离,该段距离取长为25mm.因 ,故应采用脂润滑。为防止箱体内润滑油飞溅到轴承处稀释润滑脂而使其变质,同时防止油脂泄入箱内,轴承内壁一侧应加挡油环,取挡油环宽10mm,挡油环端面伸出箱壁内侧1mm.
轴承支反力:
计算弯矩:截面C右侧弯矩
截面C左侧弯矩
(3)绘制水平面弯矩图
轴承支反力:
截面C处的弯矩:
(4)绘制合成弯矩图
(5)绘转矩图
转矩T=307.9N·m
(6)绘制当量弯矩图
转矩产生的扭转剪应力按脉动循环变化,取
截面C处的当量弯矩为:
(7)校核危险截面C处的强度
因危险截面C处有键槽,直径按减小3%计算
Ⅲ段直径
安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm。
Ⅳ段直径
Ⅴ段直径 (由机械设计手则查得轮毂倒角 ,轴肩高度 ,故 )。其长度应和右面套筒长度相同,即
轴的设计计算
![轴的设计计算](https://img.taocdn.com/s3/m/bc29a4ee998fcc22bcd10d0a.png)
轴的设计计算轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算,计算准则是满足轴的强度和刚度要求。
一、轴的强度计算进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。
对于仅仅承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算;对于只承受弯矩的轴(心轴),应按弯曲强度条件计算;对于既承受弯矩又承受扭矩的轴(转轴),应按弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。
此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。
下面介绍几种常用的计算方法:按扭转强度条件计算。
1、按扭转强度估算轴的直径对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴,应按扭转强度条件计算轴的直径。
若有弯矩作用,可用降低许用应力的方法来考虑其影响。
扭转强度约束条件为:[]式中:为轴危险截面的最大扭剪应力(MPa);为轴所传递的转矩(N.mm);为轴危险截面的抗扭截面模量();P为轴所传递的功率(kW);n为轴的转速(r/min);[]为轴的许用扭剪应力(MPa);对实心圆轴,,以此代入上式,可得扭转强度条件的设计式:式中:C为由轴的材料和受载情况决定的系数。
当弯矩相对转矩很小时,C值取较小值,[]取较大值;反之,C取较大值,[]取较小值。
应用上式求出的值,一般作为轴受转矩作用段最细处的直径,一般是轴端直径。
若计算的轴段有键槽,则会削弱轴的强度,作为补偿,此时应将计算所得的直径适当增大,若该轴段同一剖面上有一个键槽,则将d增大5%,若有两个键槽,则增大10%。
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估算:;各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距估算,。
几种轴的材料的[]和C值[]2、按弯扭合成强度条件校核计算对于同时承受弯矩和转矩的轴,可根据转矩和弯矩的合成强度进行计算。
计算时,先根据结构设计所确定的轴的几何结构和轴上零件的位置,画出轴的受力简图,然后,绘制弯矩图、转矩图,按第三强度理论条件建立轴的弯扭合成强度约束条件:考虑到弯矩所产生的弯曲应力和转矩所产生的扭剪应力的性质不同,对上式中的转矩乘以折合系数,则强度约束条件一般公式为:式中:称为当量弯矩;为根据转矩性质而定的折合系数。
轴的设计计算及校核实例
![轴的设计计算及校核实例](https://img.taocdn.com/s3/m/9be92c64182e453610661ed9ad51f01dc3815745.png)
轴的设计计算及校核实例
轴是用来支撑旋转的机械零件,如齿轮、带轮、链轮、凸轮等。
轴的设计计算主要包括选材、结构设计和工作能力计算。
以下是一个轴的设计计算及校核实例:
1. 按扭矩初算轴径:选用45#调质,硬度217-255HBS。
根据()2表14-1、P245(14-2)式,并查表14-2,取c=115,得d≥115×(5.07/113.423)1/3mm=40.813mm。
考虑有键槽,将直径增大5%,则d=40.813×(1+5%)=4
2.854mm。
初选d=50mm。
2. 选择轴承:因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承。
参照工作要求并根据,根据d=50mm,选取单列角接触球轴承7208AC型。
在进行轴的设计时,需要考虑多方面的因素,并进行详细的计算和校核。
如果你需要进行轴的设计计算,建议咨询专业的工程师或查阅相关设计手册。
轴结构设计和强度校核
![轴结构设计和强度校核](https://img.taocdn.com/s3/m/2f38ac552379168884868762caaedd3382c4b57f.png)
轴结构设计和强度校核
在进行轴的结构设计时,首先需要计算轴的弯曲应力。
弯曲应力是由于轴在负载作用下会发生弯曲而产生的应力,可以通过以下公式计算:σ=(M*c)/(I*y)
其中,σ为轴的弯曲应力,M为轴端的扭矩,c为轴的断面形心距,I为轴截面的惯性矩,y为轴上其中一截面上的最大距离。
根据弯曲应力的计算结果,可以选择合适的材料和轴的几何形状,以满足强度要求。
常用的轴材料有碳钢、合金钢和不锈钢等。
此外,轴还需要考虑扭转应力。
扭转应力是由于轴在传递扭矩时会产生的应力,可以通过以下公式计算:
τ=(T*r)/(J)
其中,τ为轴的扭转应力,T为轴端的扭矩,r为轴的半径,J为轴截面的极惯性矩。
轴的强度校核主要是通过计算轴的弯曲和扭转应力与材料的抗弯和抗扭强度之间的比较来完成。
一般来说,轴的弯曲应力不应超过材料的抗弯强度,而扭转应力不应超过材料的抗扭强度。
如果轴的弯曲应力或扭转应力超过了材料的强度限制,需要重新设计轴的几何尺寸或者选择更高强度的材料。
轴结构设计和强度校核是机械设计中非常重要的一部分。
合理的轴设计可以确保机械设备的正常运行,并提高其工作效率和寿命。
同时,通过强度校核可以避免轴的失效和损坏,保证机械设备的安全性。
因此,在机械设计中,轴结构设计和强度校核是必不可少的工作环节之一。
机械设计轴的校核
![机械设计轴的校核](https://img.taocdn.com/s3/m/8f5054602e60ddccda38376baf1ffc4ffe47e215.png)
机械设计轴的校核在机械设计中,轴是一种用于传递动力和承受载荷的重要零件。
为了确保轴能够安全可靠地工作,需要进行轴的校核。
轴的校核主要包括轴的强度校核和轴的刚度校核。
首先,进行轴的强度校核。
轴的强度校核是为了保证轴在受到载荷时不会发生破坏。
对于受轴承力和传动力作用的轴来说,一般采用轴的直径来进行强度校核。
强度校核主要根据轴的材料性能参数和外部载荷进行计算,可以采用静力学分析方法。
首先,根据轴承力和传动力的大小,选择合适的材料。
然后,根据轴的直径进行强度计算,主要考虑轴的弯曲应力和挠曲应力。
轴的弯曲应力和挠曲应力必须小于材料的屈服强度,才能保证轴不会发生破坏。
另外,还需要进行轴的刚度校核。
轴的刚度校核是为了保证轴在受到载荷时不会发生过大的变形。
轴的刚度主要与轴的几何形状和材料的弹性模量有关。
刚度校核需要考虑轴在受载荷时的挠曲和扭转变形。
挠曲变形是轴在受到弯曲力时的弯曲程度,扭转变形是轴在受到扭矩时的扭转程度。
为了保证轴的刚度满足要求,可以通过轴的直径、长度和材料的选择来进行优化。
在进行轴的校核时,还需要考虑轴的安全系数。
安全系数可以保证轴在各种工况下都能够安全可靠地工作。
常见的安全系数一般为1.5-2.0,根据实际情况可以进行调整。
安全系数的计算需要考虑轴的材料的强度和刚度,以及轴的受载荷情况。
总之,轴的校核是机械设计中非常重要的一项工作。
通过轴的强度校核和刚度校核,可以确保轴能够安全可靠地工作。
此外,还需要注意轴的安全系数,以保证轴在各种工况下都能够满足要求。
轴的设计计算校核
![轴的设计计算校核](https://img.taocdn.com/s3/m/48677b53fd4ffe4733687e21af45b307e871f908.png)
轴的设计计算校核一、轴的设计原则轴是机械传动系统中承载和传递力矩的元件,其设计应遵循以下原则:1.强度足够:轴的设计应保证其强度足够,能够承受传递的力矩和应力,并且在工作条件下不会发生破坏。
2.刚度适当:轴的设计应考虑到其在传动过程中的变形情况,尽量使其刚度足够以减小传动误差和能量损耗。
3.成本合理:轴的设计应综合考虑材料成本和制造成本等方面因素,力求设计出成本合理的轴。
二、轴的计算方法轴的计算方法主要有静态强度计算和动态强度计算两种。
1.静态强度计算静态强度计算主要是根据轴所承受的力矩和力的大小,计算轴的最大应力和挠度等参数,判断轴材料的强度是否满足要求。
常用的计算方法有平衡方法、应力法和变形法等。
平衡方法:根据轴所受力的平衡条件,考虑轴上的切线外力和切线内力,计算轴的弯矩和剪力等参数。
应力法:根据轴在受力过程中的应力分布情况,利用杨氏模量和弹性系数等参数,计算轴的最大应力。
变形法:根据轴在受力过程中的挠度和变形情况,利用弯矩和挠度的关系,计算轴的最大挠度。
2.动态强度计算动态强度计算主要是考虑轴在转动过程中的惯性力和振动情况,计算轴的扭转应力和动载荷等参数,判断轴的强度和稳定性。
常用的计算方法有惯性力法、扭转应力法和动力学方法等。
惯性力法:根据轴的质量和转动惯量等参数,计算轴的惯性力和振动情况,进而计算轴的扭转应力。
扭转应力法:根据轴在受到扭转力矩作用下的应力分布情况,利用杨氏模量和切比雪夫公式等,计算轴的扭转应力。
动力学方法:根据轴的转速和转动惯量等参数,计算轴在转动过程中的相对加速度和相对转速等,进而计算轴的动载荷和强度。
三、轴的校核步骤轴的校核是为了确保其设计和计算的准确性,一般按照以下步骤进行:1.确定轴承载力:根据传动系统的参数,确定轴所受的最大力矩和力大小。
2.确定材料:根据轴的使用条件和载荷情况,选取适当的轴材料。
3.进行静态强度计算:根据选定的材料和设计参数,进行静态强度计算,判断轴的强度是否满足要求。
机械轴的设计计算校核
![机械轴的设计计算校核](https://img.taocdn.com/s3/m/3c379ab57d1cfad6195f312b3169a4517623e573.png)
机械轴的设计计算校核
首先,在设计机械轴之前,需要明确轴的功能和使用条件,例如轴的
载荷、转速、工作环境等。
这些因素将直接影响到轴的设计参数和校核方法。
其次,设计机械轴时需要确定轴的几何形状,包括轴的直径、长度、
轴承位置等。
这些参数将决定轴的刚度和承载能力。
在计算机械轴的承载能力时,可以采用静力学方法或有限元分析方法。
静力学方法是一种经验公式法,根据轴的几何参数和材料性能,通过计算
得到轴的最大弯曲应力和剪切应力。
有限元分析方法则是通过建立轴的有
限元模型,利用有限元软件对轴进行应力分析,得到轴的应力分布情况和
最大应力值。
校核机械轴的强度时,需要将计算得到的轴的应力值与材料的许用应
力进行比较。
材料的许用应力可以根据材料的强度参数和考虑安全系数的
原则确定。
如果轴的应力值小于材料的许用应力,则满足强度要求。
除了强度校核之外,还需要考虑到机械轴的刚度。
刚度是指轴在工作
条件下的变形情况。
如果轴的刚度不满足系统的要求,会对机械传动的精
度和稳定性产生不利影响。
因此,在设计调整机械轴时,还需要根据要求
对轴的刚度进行校核。
总之,机械轴的设计、计算和校核是机械工程中必不可少的一项工作。
通过合理的设计和准确的计算,可以确保机械轴在工作条件下具有足够的
强度和刚度,保证机械系统的正常运行。
30轴径轴的设计计算及校核实例
![30轴径轴的设计计算及校核实例](https://img.taocdn.com/s3/m/b547ef735b8102d276a20029bd64783e09127d30.png)
30轴径轴的设计计算及校核实例轴径的设计计算及校核是机械设计中的重要环节之一、下面将以一个实际案例来详细介绍如何进行轴径的设计计算及校核。
案例描述:企业需要设计一根工作在静止负载下的轴。
轴承间距为300mm,轴材料为45#钢,要求寿命为5000小时。
计算步骤:1.估计承载能力:根据轴材料的强度性能,可以利用矩截面方法估计轴的承载能力。
假设轴的直径为d,则轴的面积为A=πd²/4,假设静拉强度为σt,轴承间距为l,则轴的最大弯矩为Mmax=Pl/4,其中P为轴上的负载。
根据梁的受力分析,轴的抗弯应力为σ=(32Mmax)/(πd³),根据强度设计准则,轴的承载能力应满足σ<=σt。
通过迭代计算可以得到合适的轴直径d。
2.计算寿命:根据轴承间距和负载大小,可以计算出轴的载荷。
根据标准或经验公式,可以估计出轴的等效动载荷Pf,然后根据所选轴承的寿命公式,可以计算出滚动轴承的额定寿命L10。
比对所需寿命和额定寿命,确定滚动轴承的类型和尺寸。
根据轴承类型和尺寸,可以计算出轴的等效动载荷Pu,然后根据寿命公式计算出轴的寿命。
3.校核轴的强度:根据轴的设计尺寸和载荷,可以计算出轴的应力。
根据材料的拉应力-应变曲线,可以确定材料的屈服应力和折断应力。
比较轴的应力和屈服应力,判断轴是否满足屈服条件。
在轴径比较大时,也需要考虑轴的韧性,比较轴的应力和折断应力,判断轴是否满足韧性条件。
4.校核轴的刚度:根据轴的设计尺寸和载荷,可以计算出轴的弯曲刚度和扭转刚度。
然后根据设计要求,比较轴的刚度和挠度,判断轴是否满足刚度要求。
以上就是轴径的设计计算及校核的主要步骤。
需要注意的是,设计计算及校核的结果应予以合理性的评估,并结合实际情况进行合理调整。
同时,需要根据所选轴承类型和尺寸,以及轴的工作环境和使用条件,进行综合评估和优化设计。
在实际工作中,还需要注意轴的加工和装配误差、轴的表面质量要求、轴与其他零件之间的配合等问题。
机械设计轴的计算与校核
![机械设计轴的计算与校核](https://img.taocdn.com/s3/m/64ab07ec6bec0975f565e266.png)
d
177.43
径向力:
Fr
Ft tan n cos
3845 tan 20 cos1117,3,,
图15-15
1427N
轴向力:F=Fttan =3845tan1117,3,, 767N
齿轮上作用力的大小、方向见图15-15(b)所示
5)计算轴承反力 (图15-15c及e)
W
提高轴的强度的常用措施
增大轴径; 改变材料及热处理;
改进轴的表面质量以提高 轴的疲劳强度
改进轴的结构设计
M, bH
64 R1H
641245.1
79686.4N mm
M ,, bH
M, bH
F
d
2
79686.4 767 177.43 2
11642N mm
垂直弯矩图如图15-15f
MbV 64 R1V
641922.5
123040N mm
§15.3 轴的强度校核
按扭转强度条件计算 按弯扭合成强度条件计算 作扭矩图 作出当量弯矩图 计算弯曲应力,校核轴的强度
§15.3 轴的强度校核
1.按扭转强度条件计算
校核式:T
MT Wp
9.55 106 0.2d 3
P n
[ ]T
(12 1)
抗扭截面系数
P251,表15-5
合成弯矩图如图15-15g
M, b
M
, bH
MbV
2
79686.42 1230402 146590N mm
M ,, b
M
轴的设计计算
![轴的设计计算](https://img.taocdn.com/s3/m/68df8508580216fc700afd94.png)
轴的设计计算轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算,计算准则是满足轴的强度和刚度要求。
一、轴的强度计算进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。
对于仅仅承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算;对于只承受弯矩的轴(心轴),应按弯曲强度条件计算;对于既承受弯矩又承受扭矩的轴(转轴),应按弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。
此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。
下面介绍几种常用的计算方法:按扭转强度条件计算。
?? 1、按扭转强度估算轴的直径对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴,应按扭转强度条件计算轴的直径。
若有弯矩作用,可用降低许用应力的方法来考虑其影响。
扭转强度约束条件为:[]式中:为轴危险截面的最大扭剪应力(MPa);为轴所传递的转矩(N.mm);为轴危险截面的抗扭截面模量();P为轴所传递的功率(kW);n为轴的转速(r/min);[]为轴的许用扭剪应力(MPa);对实心圆轴,,以此代入上式,可得扭转强度条件的设计式:式中:C为由轴的材料和受载情况决定的系数。
当弯矩相对转矩很小时,C值取较小值,[]取较大值;反之,C取较大值,[]取较小值。
应用上式求出的值,一般作为轴受转矩作用段最细处的直径,一般是轴端直径。
若计算的轴段有键槽,则会削弱轴的强度,作为补偿,此时应将计算所得的直径适当增大,若该轴段同一剖面上有一个键槽,则将d增大5%,若有两个键槽,则增大10%。
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估算:;各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距估算,。
几种轴的材料的[]和C值]2、按弯扭合成强度条件校核计算对于同时承受弯矩和转矩的轴,可根据转矩和弯矩的合成强度进行计算。
计算时,先根据结构设计所确定的轴的几何结构和轴上零件的位置,画出轴的受力简图,然后,绘制弯矩图、转矩图,按第三强度理论条件建立轴的弯扭合成强度约束条件:考虑到弯矩所产生的弯曲应力和转矩所产生的扭剪应力的性质不同,对上式中的转矩乘以折合系数,则强度约束条件一般公式为:式中:称为当量弯矩;为根据转矩性质而定的折合系数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
轴得设计、计算、校核
以转轴为例,轴得强度计算得步骤为:
一、轴得强度计算
1、按扭转强度条件初步估算轴得直径
机器得运动简图确定后,各轴传递得P与n为已知,在轴得结构具体化之前,只能计算出轴所传递得扭矩,而所受得弯矩就是未知得。
这时只能按扭矩初步估算轴得直径,作为轴受转矩作用段最细处得直径dmin,一般就是轴端直径。
根据扭转强度条件确定得最小直径为:
(mm)
式中:P为轴所传递得功率(KW)
n为轴得转速(r/min)
Ao为计算系数,查表3
若计算得轴段有键槽,则会削弱轴得强度,此时应将计算所得得直径适当增大,若有一个键槽,将d min增大5%,若同一剖面有两个键槽,则增大10%。
以dmin为基础,考虑轴上零件得装拆、定位、轴得加工、整体布局、作出轴得结构设计。
在轴得结构具体化之后进行以下计算。
2、按弯扭合成强度计算轴得直径
l)绘出轴得结构图
2)绘出轴得空间受力图
3)绘出轴得水平面得弯矩图
4)绘出轴得垂直面得弯矩图
5)绘出轴得合成弯矩图
6)绘出轴得扭矩图
7)绘出轴得计算弯矩图
8)按第三强度理论计算当量弯矩:
式中:α为将扭矩折合为当量弯矩得折合系数,按扭切应力得循环特性取值:
a)扭切应力理论上为静应力时,取α=0、3。
b)考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素,假定为脉动循环应力,取α=0、59。
c)对于经常正、反转得轴,把扭剪应力视为对称循环应力,取α=1(因为在弯矩作用下,转轴产生得弯曲应力属于对称循环应力)。
9)校核危险断面得当量弯曲应力(计算应力):
式中:W为抗扭截面摸量(mm3),查表4。
为对称循环变应力时轴得许用弯曲应力,查表1。
如计算应力超出许用值,应增大轴危险断面得直径。
如计算应力比许用值小很多,一般不改小轴得直径。
因为轴得直径还受结构因素得影响。
一般得转轴,强度计算到此为止。
对于重要得转轴还应按疲劳强度进行精确校核。
此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重得轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量得塑性变形。
二、按疲劳强度精确校核
按当量弯矩计算轴得强度中没有考虑轴得应力集中、轴径尺寸与表面品质等因素对轴得疲劳强度得影响,因此,对于重要得轴,还需要进行轴危险截面处得疲劳安全系数得精确计算,评定轴得安全裕度。
即建立轴在危险截面得安全系数得校核条件。
安全系数条件为:
式中:为计算安全系数;
、分别为受弯矩与扭矩作用时得安全系数;
、为对称循环应力时材料试件得弯曲与扭转疲劳极限;
、为弯曲与扭转时得有效应力集中系数,
为弯曲与扭转时得表面质量系数;
、为弯曲与扭转时得绝对尺寸系数;
、为弯曲与扭转时平均应力折合应力幅得等效系数;
、为弯曲与扭转得应力幅;
、为弯曲与扭转平均应力。
S为最小许用安全系数:
1、3~1、5用于材料均匀,载荷与应力计算精确时;
1、5~1、8用于材料不够均匀,载荷与应力计算精确度较低时;
1、8~
2、5用于材料均匀性及载荷与应力计算精确度很低时或轴径>200mm时。
三、按静强度条件进行校核
静强度校核得目得在于评定轴对塑性变形得抵抗能力。
这对那些瞬时过载很大,或应力循环得不对称性较为严重得得轴就是很有必要得。
轴得静强度就是根据轴上作用得最大瞬时载荷来校核得。
静强度校核时得强度条件就是:
式中:——危险截面静强度得计算安全系数;
——按屈服强度得设计安全系数;
=1、2~1、4,用于高塑性材料(≤0、6)制成得钢轴;
=1、4~1、8,用于中等塑性材料(=0、6~0、8)制成得钢轴;
=1、8~2,用于低塑性材料制成得钢轴;
=2~3,用于铸造轴;
——只考虑安全弯曲时得安全系数;
——只考虑安全扭转时得安全系数;
式中:、——材料得抗弯与抗扭屈服极限,MPa;其中=(0、55~0、62);
Mmax、Tmax——轴得危险截面上所受得最大弯矩与最大扭矩,N、mm;
Famax——轴得危险截面上所受得最大轴向力,N;
A——轴得危险截面得面积,m;
W、W T——分别为危险截面得抗弯与抗扭截面系数,m。
四、轴得设计用表
表4 抗弯抗扭截面模量计算公式。