轴的强度校核方法汇总.

中国石油大学（北京）现代远程教育

毕业设计（论文）

轴的强度校核方法

姓名：

学号：

性别：

专业：批次：电子邮箱：联系方式：学习中心：指导教师：

2XXX年X月X日

轴的强度校核方法

摘要

轴是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的重要的零件。为实现机械产品的完整和可靠设计，轴的设计应考虑选材、结构、强度和刚度等要求。并应对轴的材料或设备的力学性能进行检测并调节，轴的强度校核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。最后确定轴的设计能否达到使用要求，对轴的设计十分重要。

本文根据轴的受载及应力情况，介绍了几种典型的常用的对轴的强度校核计算的方法，并对如何精确计算轴的安全系数做了具体的介绍。当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。

最后，本文对提高轴的疲劳强度和刚度提出相应改进方法，并对新材料，新技术的应用进行了展望。

关键词：轴；强度；弯矩；扭矩；

目录

第一章引言 (5)

1.1轴类零件的特点 (5)

1.2轴类零件的分类 (6)

1.3轴类零件的设计要求 (6)

1.3.1、轴的设计概要 (6)

132、轴的材料 (6)

1.3.3、轴的结构设计 (7)

1.4课题研究意义 (9)

第二章轴的强度校核方法 (11)

2.1强度校核的定义 (11)

2.2常用的轴的强度校核计算方法 (11)

2.2.1按扭转强度条件计算： (11)

2.2.2按弯曲强度条件计算： (13)

2.2.3按弯扭合成强度条件计算 (13)

2.2.4精确计算（安全系数校核计算） (20)

第三章提高轴的疲劳强度和刚度的措施 (25)

3.1合理的选择轴的材料 (25)

3.2合理安排轴的结构和工艺 (25)

3.3国内外同行业新材料、新技术的应用现状 (26)

总结 (31)

参考文献 (32)

第一章引言

1.1轴类零件的特点

轴是组成各类机械的主要和典型的零件之一，主要起支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷的作用。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一轴系部件。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

（一）尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5-

IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6-IT9）。

（二）几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的

圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

（三）相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则

会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001-0.005mm。

（四）表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5-0.63卩m与轴

承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63-0.16卩m

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节

约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

1.2轴类零件的分类

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

4）根据轴的外形，可以将直轴分为光轴和阶梯轴；

5）根据轴内部状况，又可以将直轴分为实心轴和空。

1.3轴类零件的设计要求

1.3.1、轴的设计概要

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。

1.3.2、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。采用优质碳素钢时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。

45钢价格相对比较便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好