轴强度校核

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轴的强度校核(例题一)

1. 将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反
力FV和水平面支撑反力FH ;
2. 作垂直弯矩MV图和弯矩MH图 ;
3. 作合成弯矩M图； M =
M
2 H
+
MV2
4. 作转矩T图；
5. 弯扭合成，作当量弯矩Me图； Me = M 2 + (αT )2
6. 计算危险截面轴径: d ≥ 3 Me
mm
0.1[σ−1b]
d2 Fr Fa FA =Fa
F1v M’av Mav
F2v
5) 绘制水平面的弯矩图
Ft
F1H
MaH F2H
M aH = F1H ⋅ LM/a2V = 8700 × 0.193 / 2
F
= 840 N ⋅ m
F1F F2F
6) 求F力产生的弯矩图
a
M 2F = FM⋅ KaV = 4500 × 0.206
10)计算危险截面处轴的直径选45钢，调质，σb =650 MPa, [σ-1b] =60 MPa
d
≥
3
Me
0 .1[σ −1b ]
=3
1600 × 10 3 0.1 × 60
= 64 .4 mm
求考虑到键槽对轴的削弱，将d值增大4%，故得：
d ≈ 67 mm 符合直径系列。
按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤：
a
L/2 a L
1 Ft Fr Fa 2
P247
K F
解：1) 求垂直面的支反力和轴
a
P247
向力
对2点取矩
d
F1v
=
Fr
⋅L
2 − Fa L
⋅ d2
2 = 2123

轴的强度校核例题及方法

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。

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，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45-52HRC，是轴类零件的常用材料。

合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，可以适用于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，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。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50-58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。

这种钢经调质和表面氮化后，由于此钢氮化层硬度高，耐磨性好，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好，还具备一定的耐热性和耐蚀性。

低速轴的强度校核

低速轴的强度校核
低速轴的强度校核主要包括以下几个方面：
1. 轴材料的选择：低速轴通常由高强度的合金钢材料制成，如20CrNiMo、40Cr 等。

选择合适的材料可以确保轴的强度满足要求。

2. 轴的几何尺寸校核：包括轴的直径、长度、轴颈直径、轴颈长度等尺寸的校核。

校核时需要考虑轴的受力情况，如扭转、弯曲、拉伸等，以及轴的动载荷和静载荷等因素。

3. 轴的受力分析：根据轴的工作特点和受力情况，进行受力分析，确定轴的各个部分的受力状态。

根据受力分析结果，选择合适的校核方法，进行轴的强度校核。

4. 轴的应力校核：根据受力分析结果，计算轴的应力情况。

应力校核时需要考虑轴的工作温度、载荷、转速等因素，以及轴的安全系数要求。

5. 轴的强度校核：根据轴的应力情况和轴材料的强度特性，进行轴的强度校核。

校核时需要保证轴的强度大于或等于受力情况下的应力。

总的来说，低速轴的强度校核需要综合考虑轴的材料、几何尺寸、受力情况、应力状态等多个因素，以确保轴在工作条件下具有足够的强度和可靠性。

校核结果
应满足相关标准和设计要求。

轴的强度校核方法

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)1.3.2、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。

新版轴的强度校核方法-新版-精选.pdf

另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，
则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴
器，取
d' min
0.8d电动机轴，查表，取 d电动机轴
38mm, 则：
d' min
0.8d电动机轴
0.8 * 38 30.4mm
综合考虑，可取
d' min
32mm
通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实
8
依次确定式中的各个参数：
根据减速器输出轴的受力条件，已知：
Ft 8430N Fr 3100N Fa 1800N Fr 2v 3160N Fr1v 787 N Fr 2H 5480N Fr1H 2860N T 1429.49 N m
根据图分析可得：
M H Fr 2H L1 5480 93.5 512400N mm
际因素选择轴的直径大小。
2.2.2 按弯曲强度条件计算：
由于考虑启动、停车等影响，弯矩在轴截面上锁引起的应力可视
为脉动循环变应力。
则
ca
其中：
M ≤[ 0 ] 1.7[ -1 ]
W
M 为轴所受的弯矩， N·mm
2
W 为危险截面抗扭截面系数 ( mm3 ) 具体数值查机械设计手册 B19.3-15 ~17.
（ 2）做出弯矩图在进行轴的校核过程中最大的难度就是求剪力和弯矩，画出剪力图和弯矩图，因此在此简单介绍下求剪力和弯矩的简便方法。横截面上的剪力在数值上等于此横截面的左侧或右侧梁段上所
3
有竖向外力（包括斜向外力的竖向分力）的代数和。外力正负号的
规定与剪力正负号的规定相同。剪力符号：当截面上的剪力使考虑的

轴承的强度校核计算公式

轴承的强度校核计算公式
一、轴承用语：
1、轴承内圈：指轴承支撑轴线的内圈件；
2、轴承外圈：指用于支持轴承内圈的外圈件；
3、受力轴：指轴承承受外力的轴；
4、滚道：指轴承滚子在轴承内圈和外圈之间所形成的滚动轨道；
5、滚子：指轴承滚动元件；
6、衬套：指轴承内圈和外圈之间的填料：
二、轴承强度校核计算：
（1）轴承内圈和外圈在受力轴上受外力的最大拉伸应力σ1（N/mm2）：
σ1=（F1+F2）/（πD1）
其中，F1、F2为内圈和外圈所受力，D1为轴承内圈的直径；
（2）滚动轴承受力的滚子上的最大压应力σ2（N/mm2）：
σ2=（F1-F2）/（πR2）
其中，R2为轴承滚子的半径；
（3）轴承滚道的最大摩擦应力σ3（N/mm2）：
σ3=（F1-F2）/（π（D1+D2）/2）
其中，D2为轴承外圈的直径；
（4）衬套上的最大应力σ4（N/mm2）：
σ4=（F1+F2）/（π（D2-D1）/2）
（5）轴承受力的最大轴向应力σ5（N/mm2）：
σ5=（F1+F2）/ （πD2）
三、轴承强度校核：
1、轴承内圈和外圈的强度校核：应强度校核的内外圈应力σ1应≤轴承材料的抗拉强度σb；
2、滚子的强度校核：应强度校核的滚子应力σ2应≤轴承滚子材料的抗压强度σs；
3、滚道的强度校核：应强度校核的滚道应力σ3应≤轴承材料的抗摩擦强度σf；
4、衬套的强度校核：应强度校核的衬套应力σ4应≤衬套材料的抗压强度σc；
5、轴向应力的校核：应强度校核的轴向应力σ5应≤轴承材料的抗拉强度σb；
注：实际计算时，应考虑安全系数和轴承的容许变形等因素。

轴的强度校核方法

轴的强度校核方法轴是指承受转矩或轴向载荷的机械零件，其强度校核是为了保证轴在工作过程中不产生变形、断裂等失效情况，从而确保机械系统的可靠运行。

轴的强度校核方法可以分为理论计算方法和实验测试方法两类。

一、理论计算方法1.强度校核理论基础：强度校核的理论基础是材料力学和工程力学，其中最基本的理论是应力和应变的关系，即胡克定律。

按照强度校核的要求，轴的应力必须小于其材料的抗拉强度，即σ<σt。

其中，σ为轴上的应力值，σt为材料的抗拉强度。

2.强度校核方法：强度校核方法根据所受力的不同可以分为两类：弯曲强度校核和扭转强度校核。

-弯曲强度校核：弯曲强度校核是指轴在承受弯曲力矩时的强度校核。

轴在工作过程中往往会受到弯曲力矩的作用，而产生弯曲应力。

弯曲强度校核需要计算轴的最大弯曲应力值σb和抗拉强度σt比较，其中σb计算公式为：σb=(M*c)/I其中，M为轴所受的弯曲力矩，c为轴上一点到中性轴的距离，I为轴的截面惯性矩。

-扭转强度校核：扭转强度校核是指轴在受扭矩作用时的强度校核。

轴在工作过程中也会受到扭矩的作用，而产生扭转应力。

扭转强度校核需要计算轴的最大扭转应力值τt和剪切强度τs比较，其中τt计算公式为：τt=(T*r)/J其中，T为轴所受的扭矩，r为轴的半径，J为轴的极限挠率。

3.动载荷和疲劳强度校核：在实际工作中，轴往往还会承受动载荷并产生疲劳应力，因此需要对轴进行动载荷和疲劳强度校核。

动载荷强度校核需要考虑轴在受动载荷作用下的应力变化情况，疲劳强度校核需要考虑轴在工作过程中的疲劳寿命。

动载荷和疲劳强度校核方法与静载荷强度校核方法类似，但需要考虑应力的变化规律。

二、实验测试方法1.材料强度测试：2.离心试验：离心试验是指将轴样品固定在离心试验机上，并施加拉力或扭矩进行加载，观察轴的变形情况，以评估轴的强度性能。

3.振动试验：振动试验是指给轴样品施加振动载荷，观察轴的疲劳寿命。

振动试验可以模拟轴在实际工作环境中的振动情况，从而评估轴的疲劳性能。

轴强度校核

1•轴I的强度校合(1)求作用在齿轮上的力F ri F t1tan20 3381.3 tan 20 1230.69N(2)求轴承上的支反力垂直面内：F NV1 917N F NV2314N水平面内：F NH1 2518N F NH2 863N(1)画受力简图与弯矩图VH根据第四强度理论且忽略键槽影响M70MPaF ti2T id i2 138633823381.30N9.2 10 6F a F t tan 9967 tan 14 2485N(2)求轴承上的支反力水平面内：F NV 1 (85 118 97) F r3 97 F 「2 (118 97) F a3 号求得 F NV 1 162NF NV2 (85 118 97) F r3 (118 85) F a F r2 85W3旦)32(MM 2°.7叮 2，（1）求作用在齿轮上的力 F t2 F t1 3381.30N F r2 F r1 1230.69NF t3 2T n 2 588023 9967Nd 3118F r3Ftan a . cos9967tan 20cos14.6所以轴的强度足够2.校合轴II 的强度3739Ncal1.93 105 10 39.2 10 625.69Mpa170MPaca22.34 105 10 330.1 0.04520.69Mpa170MPaF NHI (85 118 97) F t2 (118 97) F t3 97 求得 F NH 1 =5646N F NH 2 (85 118 97) F t3 (85 118) F t 2 85求得 F NH 2 =7700N(2) 画受力简图与弯矩图I MV I(4)按弯扭合成应力校核轴的强度在两个轴承处弯矩有最大值，所以校核这两处的强度求得F N V2 垂直面内：-2670N 51%t -------------- 1t3「r~3J “ r ■皂F L ：fTT*r I H I 1 N “iHt.......... muR t^r-TrrrnTfHiE■miF t3[irnrrmTf 卜 NHffNHi?F" NV1M 2( T)2ca70MP a3W 出 1.25 10 5328.042(0.75 5・88)262.4Mpa截面A 左侧的扭矩T 为T T 2 588023N ?mm 截面A 上的弯曲应力M ‘b 18.4MPabW截面A 上的扭转切应力截面III 左侧抗弯截面系数 W 0.1d 3 0.1 503 12500mm 2抗扭截面系数W0.2d 3 0.2 503225000mm截面A 左侧的弯矩 M 为M 58802338 97230359N ?mmA 面与B 面 W精确校核轴的疲劳强度 1）判断：危险面为 2）对截面III 一 M 2( T)2cal一 M 2( T)2ca25.4120.75 (5.88)259Mpa轴的材料为40Cr,调质处理查表15-1 得 B 735Mpa, S540Mpa,i200Mpa,r 2.5 D 50由一——0.05 ,———d 50 d 45查得叫二2.04a i—1H60查得材料的敏性系数为叮二0血,|叫二网应力集中系数为k t= l + %（£ ■ 1）= 1-510查得表面质量系数TW查得尺寸系数为f- = 07J;查得扭转尺寸系数为计算得综合系数为取40Cr的特征系数为叭=取趴二计算安全系数=2------- = 10.43心叫+ %%S a S i 10,43 X 83 5BWt23.52MPa叫=0*17.2355Mpa F. = 0.00故可知截面III 左侧安全截面A 右侧抗弯截面系数 W 0.1d 30.1 453 9112.5mm 2抗扭截面系数W0.2d 30.2 453 18225mm 2截面A 左侧的弯矩 M 为M 588023 59 357664N?mm97截面A 左侧的扭矩T 为T T 2 588023N ?mm截面上的弯曲应力Mb39MPabW截面上的扭转切应力b 一 32MPa bWt轴的材料为45钢，调质处理查得尺寸系数为"皿;查得扭转尺寸系数为S = 计算得综合系数为取40Cr 的特征系数为% = 0,1—02计算安全系数心％十%%二 64U4kkk-=0.8— = 2.78过盈配合处的亠，查得 6=3.48，并取厂r a杳得 % = 640WPa r ! = lfiSMPa疗i = 275阳皿查得表面质量系数'趴=0,057 1= 0.056.12 X 5.^6, ==5尼5 冷 £ = 15 J&.12 4-5,36故可知截面A 左侧安全综上，截面A 两侧均安全综合以上分析，轴强度合格轴III 的强度校合 (1)求作用在齿轮上的力由前面计算可知作用在齿轮四上的力的大小等于作用在齿轮三上的力，即: F r4 F r3 3739N F t4 F t3 9967N F a4 F a3 2485NFNVI (203 100) F r4100F a4 d4 2F NV 2 (203 100) F a4 虫 2F r4100求得 F NVI =1542NFNV2=926N水平面内：F NHI (203 100) F t4 100F NH 2 (203 100) F t4 203求得 F NHI 3290NF NHI 6678N(3) 画受力简图与弯矩图⑵求轴承上的支反力I (4)校合齿轮处截面。

轴疲劳强度校核.

对于形状复杂的轴，如曲轴、凸轮轴等，也采用球墨铸铁或高强度铸造材料来进行铸造加工，易于得到所需形状，而且具有较好的吸振性能和好的耐磨性，对应力集中的敏感性也较低。同时应该知道，在一般工作温度下，各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不大，故在选择钢的种类和热处理方法时，所依据的主要是强度和耐磨性，而不是轴的弯曲刚度和扭转刚度等。轴的常用材料见教材。
一、拟订轴上零件的装配方案
在进行结构设计时，首先应按传动简图上所给出的各主要零件的相互位置关系拟订轴上零件的装配方案。
轴上零件的装配方案不同，轴的结构形状也不同。在实际设计过程中，往往拟订几种不同的装配方案进行比较，从中选出一种最佳方案。
如图所示为一单级圆柱齿轮内减速器简图。其输出轴上装有齿轮、联轴器和滚动轴承。可以采用如下的装配方案：将齿轮、左端轴承和联轴器从轴的左端装配，右端轴承从轴的右端装配。
d0 其中：，即空心轴内外径之比。 d
按照上式计算得到的直径，一般作为轴的最小直径。如果在该处有键槽，则应考虑它对轴的削弱程度。一般的，有一个键槽直径增加 5％，两个键槽直径增大10％，最后需要将轴径圆整为标准值。
2、按照经验公式估算对于一般减速器装置中的轴，一般也可以用经验公式来估算轴的最小直径。对于高速级输入轴的最小轴径可按与其相联的电动机轴径D估算， d=(0.8～1.2)D；相应各级低速轴的最小直径可按同级齿轮中心距a估算， d=(0.3～0.4)a。
1、直轴直轴按外形可以分为光轴和阶梯轴，如图所示。阶梯轴便于轴上零件的拆装和定位。轴一般做成实心的，但为了减轻重量或满足某种功能，则可以做成空心轴。所以按轴的结构可以分为实心轴和空心轴，如图所示。
图12－2

销轴强度校核计算

销轴强度校核计算
《销轴强度校核计算》
一、计算背景：
1.1 叶片销轴强度校核
1.2 销轴的材料特性：
材料特性：45＃钢
抗拉强度σb：≥800MPa
屈服强度σp：≥500MPa
断裂强度σF：≥1000MPa
2.1 计算方法
2.2 依据：中华人民共和国标准
GB/T1133-1989《机械摩擦销轴》
2.3 对象：叶片销轴
二、设计参数：
3.1 工作条件：
最高工作温度T：≤400℃
最高工作转速n：10000r/min
3.2 校核载荷：
弯矩M：以叶片力学计算结果为准
轴向拉力F：以叶片力学计算结果为准
三、销轴强度校核结果：
销轴材料及特性：45＃钢，σb≥800MPa，σp≥500MPa，
σF≥1000MPa
拉力许用应力：σa=σb/3=266.67MPa
弯矩许用应力：σm=σp/2=250MPa
根据叶片力学计算结果，轴向及弯矩载荷为：
F=1000N
M=1500N·m
销轴的计算应力分别为：
向心应力σx=F/πD2=62.83MPa
向轴应力σy＝M/πD3=97.82MPa
四、结论：
根据叶片力学计算结果，销轴计算应力小于材料许用应力，满足强度要求，叶片的销轴强度校核计算结果合格。

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--------------------------------------- 11.1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----------------------------42.1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。

轴结构设计和强度校核

一、轴的分类按承受的载荷不同, 轴可分为：转轴——工作时既承受弯矩又承受扭矩的轴。

如减速器中的轴。

虚拟现实。

心轴——工作时仅承受弯矩的轴。

按工作时轴是否转动，心轴又可分为：转动心轴——工作时轴承受弯矩，且轴转动。

如火车轮轴。

固定心轴——工作时轴承受弯矩，且轴固定。

如自行车轴。

虚拟现实。

传动轴——工作时仅承受扭矩的轴。

如汽车变速箱至后桥的传动轴。

固定心轴转动心轴转轴传动轴二、轴的材料轴的材料主要是碳钢和合金钢。

钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。

由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造尤为广泛，其中最常用的是45号钢。

合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。

因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下工作的轴，常采用合金钢。

必须指出：在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此在选择钢的种类和决定钢的热处理方法时，所根据的是强度与耐磨性，而不是轴的弯曲或扭转刚度。

但也应当注意，在既定条件下，有时也可以选择强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。

各种热处理（如高频淬火、渗碳、氮化、氰化等）以及表面强化处理（如喷丸、滚压等），对提高轴的抗疲劳强度都有着显著的效果。

高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，且具有价廉，良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，可用于制造外形复杂的轴。

轴的常用材料及其主要力学性能见表。

三、轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。

轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。

由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。

轴的强度校核方法

轴的强度校核方法
轴的强度校核是工程设计中的重要环节，其目的是确保轴能够承受工作条件下的受力，并不产生过度弯曲或断裂的现象。

轴的强度校核方法可以根据不同的应用背景和需求而有所不同，下面将介绍几种常见的轴的强度校核方法。

1.强度计算法：
强度计算法是最常用的校核方法之一，通过应力与材料的允许应力值进行比较，判断轴的强度是否满足要求。

这种方法适用于轴的受力分布较均匀，且形状规则的情况。

计算的核心步骤是确定轴的截面尺寸和应力分布，并且要考虑到加载的动态条件。

2.基于理论公式的校核方法：
根据轴的受力特点和材料性能，可以应用一些基于理论公式的校核方法，如蒙弗赛尔公式、纳迦公式等。

这些公式是基于应力、材料和几何形状之间的关系建立的，通过将轴的尺寸和材料强度带入公式中，计算轴的强度。

3.材料试验法：
对于特殊情况下的轴，如复合材料轴或特殊工况下的轴，可以采用材料试验法进行强度校核。

这种方法通过对轴材料进行拉伸、压缩、弯曲等试验，获取材料的强度参数，并结合轴的几何尺寸进行强度分析。

试验法能够充分考虑材料的非线性、破坏等特点，对于复杂工况下的轴强度校核非常有效。

4.有限元分析方法：
有限元分析是一种计算机辅助工程分析方法，可以模拟轴在受力条件下的应力分布情况。

通过将轴的几何模型进行离散化，并应用合适的边界条件和加载条件，可以计算出轴在不同点上的应力分布。

有限元分析方法适用于复杂几何形状和非均匀应力分布的轴的强度校核。

总之，轴的强度校核方法需要基于具体的工程应用和材料特性进行选择。

在实际设计中，常常需要综合考虑多种校核方法，以确保轴的强度满足设计要求并具有良好的可靠性。

轴的强度校核例题和方法

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。

合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，可以适用于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，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。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50-58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。

这种钢经调质和表面氮化后，由于此钢氮化层硬度高，耐磨性好，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好，还具备一定的耐热性和耐蚀性。

轴键强度校核公式

轴的强度校核：1.按扭转强度条件计算：τT=TW T≈9550000P n0.2d3≤[τT]式中：τT–––––––扭转切应力，MP a；T–––––––轴所受的扭矩，N·mm；W T–––––––轴的抗扭截面系数，mm3；n–––––––轴的转速，r/min；P–––––––轴传递的功率，kW；d–––––––计算截面处轴的直径，mm；[τT] –––––––许用扭转切应力，MP a。

2.按弯扭合成强度条件计算：σca=MW2+4αT2W2=M2+αT2W≤σ−1式中：σca–––––––轴的计算应力，MP a；M–––––––轴所受的弯矩，N·mm；T–––––––轴所受的扭矩，N·mm；W–––––––轴的抗弯截面系数，mm3；[σ−1]–––––––对称循环变应力时轴的许用弯曲应力。

键的强度校核：1.平键连接强度计算：普通平键连接强度条件：σp=2T×103kld≤σp导向平键连接和花间连接的强度条件：p=2T×103kld≤p式中：T–––––––传递的扭矩，N·m；k–––––––键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，mm；l–––––––键的工作长度，mm，圆头平键l=L−b，平头平键l=L，这里L为键的公称长度，mm；b为键的宽度，mm；d–––––––轴的直径，mm；σp–––––––键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MP a；p–––––––键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，MP a。

2.花键连接强度计算静连接σp=2T×103ψzhld m≤σp动连接p=2T×103ψzhld m≤p式中：ψ–––––––载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取ψ=0.7~0.8，齿数多时取偏小值；z–––––––花键的齿数；l–––––––齿的工作长度，mm；h–––––––花键齿侧面的工作高度，矩形花键，h=D−d2−2C，此处D为外花键大径，d为内花键小径，C为倒角尺寸，单位为mm；渐开线花键，α=30°，h=m，α=45°，h=0.8m，m为模数。

曲轴疲劳强度校核

曲轴疲劳强度校核
曲轴疲劳强度校核是一个重要的过程，以确保曲轴在长期使用中的强度和稳定性。

以下是曲轴疲劳强度校核的步骤：
1.确定载荷情况：首先，需要确定曲轴在实际使用中承受的载荷情况，包括最
大和最小载荷、循环载荷等。

2.选择合适的材料和工艺：根据曲轴的工作条件和性能要求，选择合适的材料
和工艺来制造曲轴。

不同的材料和工艺对曲轴的疲劳强度有不同的影响。

3.建立曲轴疲劳强度校核模型：基于实际的曲轴结构和载荷情况，建立曲轴疲
劳强度校核模型。

该模型应能够准确地模拟曲轴的工作状态和应力分布。

4.进行疲劳强度校核分析：基于建立的模型，使用疲劳强度校核分析方法，如
S-N曲线法、Miner法则等，对曲轴的疲劳强度进行校核。

分析曲轴在不同循环次数下的应力分布、疲劳损伤和寿命预测等情况。

5.优化曲轴设计：根据疲劳强度校核结果，对曲轴的设计进行优化。

优化内容
包括结构优化、尺寸优化和材料选择等。

优化目标是在满足其他性能要求的前提下，提高曲轴的疲劳强度和寿命。

6.实验验证：进行实验验证，以测试优化后曲轴的实际疲劳强度和寿命。

实验
结果与校核结果进行对比，确保曲轴的疲劳强度符合设计要求。

7.持续改进：在实际使用过程中，对曲轴进行持续的监测和维护。

根据实际使
用情况和监测结果，对曲轴的设计和制造工艺进行持续改进，以提高其疲劳强度和寿命。

曲轴疲劳强度校核是一个复杂的过程，需要综合考虑多种因素。

通过科学的
方法和严谨的实验验证，可以确保曲轴的疲劳强度符合要求，从而提高机械设备的安全性和稳定性。

轴的设计计算校核

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。

轴的强度校核例题与方法

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。

合金钢具有更好的机械性能和热处理性能，可以适用于要求重载、高温、结构尺寸小、重量轻等使用场合的轴，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。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50-58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。

这种钢经调质和表面氮化后，由于此钢氮化层硬度高，耐磨性好，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好，还具备一定的耐热性和耐蚀性。

轴的强度校核方法

2.2常用的轴的强度校核计算方法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。

对于传动轴应按扭转强度条件计算。

对于心轴应按弯曲强度条件计算。

对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。

2.2.1按扭转强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。

通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。

实心轴的扭转强度条件为：P TT _WT9550000严w T由上式可得轴的直径为d.nT 为扭转切应力，MPa式中：T 为轴多受的扭矩，N • mmW T 为轴的抗扭截面系数，mm 3n 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm［T ］为许用扭转切应力，Mpa ［片］值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及［r ］值见下表：表1 轴的材料和许用扭转切应力空心轴扭转强度条件为：-=dl其中1即空心轴的内径*与外径d之比，通常取1 =0.5-0.6 d这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。

例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P仁2.475kw, 输入转速n仁960r/min，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。

根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217,作为轴的材料，A0值查表取A0=112,则:P 丨2 475d min - A o 112 15.36mm,厲960因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，贝心d m/ =d min (1 7%) =15.36 (1 7%) = 16.43mm另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取d min =0.8d电动机轴，查表，取d电动机轴=38mm,贝卩：d m in = 0.8d电动机轴=0.8* 38 = 30.4mm综合考虑，可取d min' =32mm通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。