轴的强度校核方法

轴的强度校核方法

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，同时实现同一轴上不同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取相应的计算方法，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安全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（安全系数校核）

关键词：安全系数；弯矩；扭矩

目录

第一章引言--------------------------------------- 1

1.1轴的特点---------------------------------------------1 1.2轴的种类---------------------------------------------1 1.3轴的设计重点-----------------------------------------1

第二章轴的强度校核方法----------------------------4

2.1强度校核的定义-------------------------------------4 2.2轴的强度校核计算-----------------------------------4 2.3几种常用的计算方-----------------------------------5 2.

3.1按扭转强度条件计算-------------------------------5 2.3.2按弯曲强度条件计算-------------------------------6 2.3.3按弯扭合成强度条件计算---------------------------7 2.3.4精确计算（安全系数校核计算）----------------------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，都必须装在轴上才能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。

1.2轴的种类

1、根据承受载荷的不同分为：

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。

1.3轴的设计重点

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，轴必须保证轴上零件的安装固定和保证轴系在机器中的支撑要求，同时应具有良好的工艺性。

一般的设计步骤为：选择材料，初估轴径，结构设计，强度校核，必要时要进行刚度校核和稳定性计算。

2、轴的材料

轴是主要的支承件，常采用机械性能较好的材料。常用材料包括：

•碳素钢：该类材料对应力集中的敏感性较小，价格较低，是轴类零件最常用的材料。

常用牌号有：30、35、40、45、50。采用优质碳钢时，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

其表面质量。

•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，但铸造质量不易

保证。

3、轴的结构设计

根据轴在工作中的作用，轴的结构取决于：轴在机器中的安装位

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

布置合理，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；节省材料等。

1). 轴的组成

轴的毛坯一般采用圆钢、锻造或焊接获得，由于铸造品质不易保

证，较少选用铸造毛坯。

轴主要由三部分组成。轴上被支承，安装轴承的部分称为轴颈；

支承轴上零件，安装轮毂的部分称为轴头；联结轴头和轴颈的部分称

为轴身。轴颈上安装滚动轴承时，直径尺寸必须按滚动轴承的国标尺

寸选择，尺寸公差和表面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，避免截面尺寸变化过大，同时具有较好的工艺性。

2). 结构设计步骤

设计中常采用以下的设计步骤：

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

器中的安装情况。

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、安装、固定及装配时对轴的表面要求

等确定轴的径向（直径）