第1章-轴设计计算

k N 1 S k a a m
k N 1 S k a a m
• 扭矩作用下的安全系数
• 校核疲劳强度:
S
S S
2 S S2
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1.3.4. 静强度计算
• 按弯扭合成校核:
b 0 3 0 [ 0 ]
• 选择材料（轴的用途和受载情况） • 初估轴径 （由扭转强度） • 结构设计：由轴上零件的尺寸大小和相互位置，布置 和固定方式，及零件的装拆工艺。初步确定尺寸。 • 力分析，力的位置，轴承支反力 • 画轴的弯矩图、扭矩图、当量弯矩图 • 强度校核 一般转轴：只按弯扭合成强度计算 要求精确计算的转轴：按安全系数计算 • 修改设计
1.3 轴的强度计算
• 目的：设计和校核 • 方法：受力分析——力学模型。
力的作用点/大小（轴上传动件宽度中心） 支点位置确定（轴承宽度中心） 力作用点 转矩：传动件的配合宽度中点
转矩的作用区域
支点确定
分类：
按扭转强度计算:只传递扭矩的轴 按弯曲强度计算:只承受转矩的轴 按弯扭合成强度计算: 既受到转矩的作用,又受到弯矩的作用 按疲劳强度进行精确校核: 重要的轴 静强度校核: 瞬时过载,应力循环不对称性 严重的轴
1.4. 提高轴的疲劳强度和刚度的措施·
(1.) 减少轴所受载荷
三齿轮布置
卷筒轴结构
卸载结构
联动卷筒
齿轮与卷筒作成一体 （仅有弯矩）
（2）.减少应力集中
（3）改进轴表面质量，提高疲劳强度
（4）采用空心轴，减轻质量， 提高强度和 刚度 轴的刚度和振动计算（自己学习）
• 例题： 图示圆锥-园柱齿轮减速器,中间 轴传递的功率 P2 4.165kW 高速轴转 速 n1 960rpm 圆锥齿轮的参数: z1 26, z2 65, m 3mm R 0.3, 20 园柱齿轮参数为: z3 24, z4 121, mn 2.5mm
1.3.2. 按弯扭合成强度计算
• 经初步设计后进行（结构已初步确定） • 确定力的支点——弯扭图——弯扭组合强度— —确定危险截面 • 一般钢制轴可按第三强度理论计算危险截面上 的应力
e 4
2 b
2
强度条件：
M 2 (T ) 2 e [ 1b ] 3 0.1d
113321, 20 试设计减速器的中间轴,画出轴的结构图
并校核该中间轴的强度: 1)按许用弯曲应力计算 2)按危险截面的安全系数计算(许用[S]=1.5)
内机壁 内机壁
1.3.3 疲劳强度精确校核计算
• 准则: 计算实际安全系数>设计安全系数 • 步骤:
– 根据结构设计,绘制轴的受力图 – 轴的表面粗糙度,配合性质,材料性能 – 绘制弯矩图和扭矩图 – 确定危险截面, 求出相应的和 – 计算疲劳强度的安全系数S:
S
S S S S
2 2
• 弯矩作用下的安全系数:
当量弯矩：M e
应 力 校 正 系 数
• 根据扭转载荷的性质确定 – 不变的扭矩: 1b
1b
– 脉动的扭矩:

1b 0b
M (T )
2
2
– 对称循环的扭矩: 1
设计公式
Me d 3 0.1[ 1b ]
• 如果有键槽，直径增加4% • 计算结果要与结构设计进行比较
2 0 2
10 M 0.75T 10M e0 b0 3 [ 0 ] 3 d d
2 2
10M e 0 d 3 [ 0 ]
• 按安全系数法强度条件:
S0
S 0 S 0 S
2 0
S
2 0
[S0 ]
S0
s max
s S 0 max
轴的设计过程
1.3.1 按扭转强度计算
• 对于只受扭转载荷的传动轴 6 T 9 . 55 10 P • 强度条件 WT 0.2d 3n
N/mm 2
对于承受弯扭载荷的轴，也可以用上式估算轴的直径
9.55 106 P P 3 3 d C 0.2[ ]n n
公式的用途： 1、对传动轴进行设计 2、作为转轴的最小轴径的计算公式 注意： 圆整，取整