KISSsoft软件基础培训软件基础培训 ------轴轴 目标：能建立类似以上轴系统的模型目标：能建立类似以上轴系统的模型 一. 轴设计框架 轴的设计主要解决两个方面的问题轴的设计主要解决两个方面的问题 （（1））初定轴的最小直径初定轴的最小直径 （（2））结构设计结构设计: 画草图画草图, 确定轴的各段尺寸确定轴的各段尺寸, 得到轴的跨距和力的得到轴的跨距和力的 作用点作用点; （（3））计算各危险截面的弯矩、弯曲应力及扭剪应力，进行校核计计算各危险截面的弯矩、弯曲应力及扭剪应力，进行校核计 算，如不满足要求，返回到前面重新进行结构设计算，如不满足要求，返回到前面重新进行结构设计 校核评估校核评估 结构设计结构设计 轴的设计分三步进行轴的设计分三步进行: 已知已知 条件条件 选择选择 轴的轴的 材料材料 初算轴初算轴 径的最径的最 小值小值 结构结构 设计设计 计算弯矩、计算弯矩、 扭矩扭矩 校核校核 计算计算 完善设计完善设计 修改初始设计条件修改初始设计条件 转轴设计程序框图转轴设计程序框图 二. 轴类型分类 按承受载荷分有： 转轴转轴---传递扭矩又承受弯矩传递扭矩又承受弯矩。
传动轴---只传递扭矩 心轴---只承受弯矩 本次研究重点本次研究重点 二. 轴类型分类 按轴形状分有： 直轴 曲轴 挠性钢丝轴 本次研究重点本次研究重点 光轴 阶梯轴阶梯轴 一般情况下，直轴做成实心一般情况下，直轴做成实心 轴，需要减重时做成空心轴轴，需要减重时做成空心轴 三.轴材料选择 45号钢正火或调质处理号钢正火或调质处理 对应力集中的敏感性低，加对应力集中的敏感性低，加 工工艺性好，故应用最广，工工艺性好，故应用最广， 对于不重要或受力较小的轴也可对于不重要或受力较小的轴也可 用用Q235A等普通碳素钢等普通碳素钢 三.轴材料选择 三.轴材料选择 点击轴元件标识，在其元件编辑器对话框中，对材料的种类进行选点击轴元件标识，在其元件编辑器对话框中，对材料的种类进行选 择这样设计的目的是为了可以对多轴系统进行不同材料编辑这样设计的目的是为了可以对多轴系统进行不同材料编辑 KISSsoft中轴材料的选择中轴材料的选择 请注意：在请注意：在Basic data里面的是壳里面的是壳 体材料选择，考虑壳体热膨胀因素对轴体材料选择，考虑壳体热膨胀因素对轴 系统的影响系统的影响 四. 轴的结构分析 S-N曲线曲线 以材料标准试件疲劳强度为纵坐标，以疲劳寿命的对以材料标准试件疲劳强度为纵坐标，以疲劳寿命的对 数值数值lgN（应力循环次数）为横坐标，表示一定循环特征（应力循环次数）为横坐标，表示一定循环特征 下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线，称应下标准试件的疲劳强度与疲劳寿命之间关系的曲线，称应 力力—寿命曲线，也称寿命曲线，也称S—N曲线。
曲线 我们通常所说的材料的我们通常所说的材料的S—N曲线，是指把材料做成圆曲线，是指把材料做成圆 棒形、在指定的加工精度等级和热处理工艺下的标准试件，棒形、在指定的加工精度等级和热处理工艺下的标准试件， 得到得到拉、压、弯曲和扭转作用下拉、压、弯曲和扭转作用下的疲劳极限，从而得到的的疲劳极限，从而得到的 相应的相应的S—N曲线因此，不同的零件，因形状不同，加工曲线因此，不同的零件，因形状不同，加工 精度和热处理工艺也不尽相同，其精度和热处理工艺也不尽相同，其S—N曲线也自然不同曲线也自然不同 三.轴材料选择 轴材料自定义界面轴材料自定义界面 请参见：请参见：DIN 743第第3部分部分:材料属性材料属性 四. 轴的结构分析 轴的结构分析：包括定出轴的合理的外形和全部结轴的结构分析：包括定出轴的合理的外形和全部结 构尺寸：构尺寸： 1.轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；轴应便于制造，轴上零件要易于装拆；(制造安装制造安装) 2.轴和轴上零件要有准确的工作位置；轴和轴上零件要有准确的工作位置；(定位定位) 3.各零件要牢固而可靠地相对固定；各零件要牢固而可靠地相对固定；(固定固定) 4.改善应力状况，减小应力集中。
改善应力状况，减小应力集中 四. 轴的结构分析 减小应力集中减小应力集中 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意 应力集中出现在截面突然发生变化的地方应力集中出现在截面突然发生变化的地方 措施：措施： 1. 用圆角过渡；用圆角过渡； 2. 尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; 3.重要结构可增加卸载槽重要结构可增加卸载槽B、过渡肩环、凹切圆角、、过渡肩环、凹切圆角、 增大圆角半径也可以减小过盈配合处的局部应力增大圆角半径也可以减小过盈配合处的局部应力 四. 轴的结构分析 轴的结构轴的结构 ：轴主要由轴颈、：轴主要由轴颈、 轴头、轴头、 轴身三部分组轴身三部分组 成成(如图如图10-5) 轴上被支承的部分为轴颈，如图中③，轴上被支承的部分为轴颈，如图中③， ⑦段；⑦段； 安装轮毂的部分称做轴头，如图中①，④段；安装轮毂的部分称做轴头，如图中①，④段； 联联 接轴颈和轴头的部分称做轴身，如图中②，⑥段接轴颈和轴头的部分称做轴身，如图中②，⑥段 四. 轴的结构分析 下面使用下面使用KISSsoft 轴模块建立模型轴模块建立模型，已知条件：，已知条件： 轴段轴段1-8(从左向右从左向右): l=80mm, d=45mm; l=50mm,d=50mm; l=66mm,d=55mm; l=78mm,d=60mm; l=10mm,d=75mm; l=25mm,d=60mm; l=8mm, d=45mm; l=30mm, d=53mm。
输入输入driven（联轴器、马达）：（联轴器、马达）：P=15KW，，n=280 1/min y=20mm, l=40mm, d=45mm;过盈配合：过盈配合：l=40mm，最松状，最松状 态（态（slight）） 键：键：y=5mm, l=20mm，依据，依据DIN 6885.1标准标准 输出输出driving（齿轮）：（齿轮）：P=15KW，，y=234mm, l=80mm, 节节 圆直径圆直径 dw=450mm; αwn=20°°；类型：直齿轮类型：直齿轮 轴承：轴承：类型（角接触球轴承）型号：类型（角接触球轴承）型号：SKF * 7311 BECBP [单滚子（内径单滚子（内径××外径外径××宽度）宽度）d××D××b=55××120××29] 定位形式：分别（从左向右）为左右分别固定方式定位形式：分别（从左向右）为左右分别固定方式 四. 轴的结构分析 KISSsoft轴模型建立完毕轴模型建立完毕 四. 轴的结构分析 下面请大家根据刚才所讲的内容，使用 KISSsoft软件中的轴模块对下面的案例做一下 练习，加深对轴和轴承的认识 轴模型建立练习 五. 轴模块DIN 743标准简介（附录） DIN 743-1-2000 轴类.负载能力的计算.第1部分: 导论基础 Shafts and axles, calculation of load capacity - Part 1: General basics DIN 743-2-2000 轴类.负载能力的计算.第2部分:理论应力集中因素和疲劳缺口因素 Shafts and axles, calculation of load capacity - Part 2: Theoretical stress concentration factors and fatigue notch factors DIN 743-3-2000 轴类.负载能力的计算.第3部分:材料强度 Shafts and axles, calculation of load capacity - Part 3: Strength of materials DIN 743-4-2000 轴类.负载能力的计算.第4部分: 应用实例 Shafts and axles, calculation of load capacity - Examples 五. 轴模块DIN 743标准简介 在KISSsoft软件轴模块的强度计算法主要运用了DIN 743标准第一部分推荐的安全系数精确校核计算法。
对于重要的轴，应精确考虑影响轴强度的有关因素， 按安全系数校核各危险截面，借以精确评定轴的安全裕 度 轴的安全系数校核主要包括：疲劳强度安全系数和疲劳强度安全系数和 静强度安全系数校核静强度安全系数校核 轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大变载荷轴的疲劳强度是根据长期作用在轴上的最大变载荷 进行校核计算的进行校核计算的 六. KISSsoft界面介绍 1. 材料抗拉强度材料抗拉强度σB(dB））:强度特性值强度特性值σB等于适用于样件较小额等于适用于样件较小额 定尺寸（基准直径定尺寸（基准直径dB）有效范围下的极限值，适用于心部硬度该）有效范围下的极限值，适用于心部硬度该 值为实验测量值，从表中可以查找到值为实验测量值，从表中可以查找到 2. 实验材料基准直径实验材料基准直径dB 拉伸交变强度拉伸交变强度 弯曲交变强度弯曲交变强度 扭曲交变强度扭曲交变强度 3. 实际轴段部件直径实际轴段部件直径 d 拉伸交变强度拉伸交变强度 弯曲交变强度弯曲交变强度 扭曲交变强度扭曲交变强度 通过通过K1(d)工艺尺寸工艺尺寸 影响系数修正（考虑影响系数修正（考虑 热处理因素的影响）热处理因素的影响） 4. 考虑各种实际影响系考虑各种实际影响系 数修正后得到的数修正后得到的拉伸拉伸/屈屈 服服/扭曲交变强度，该结扭曲交变强度，该结 果更加贴近于实际工况。
果更加贴近于实际工况 五. 轴模块DIN 743标准简介 相关影响系数一栏： 工艺尺寸影响系数工艺尺寸影响系数 K1（（deff））：在调制时可达到的硬度（也可以是疲劳极限与疲劳 强度）以及在进行表面硬化处理时的心部硬度会随着直径的增加而降低主要考虑尺 寸与部件形状对硬化、调制时冷却过程的影响 几何尺寸影响系数几何尺寸影响系数 K2（（d））：在直径或厚度变大时，弯曲交变强度会转化为拉伸/ 挤压交变强度，类似地，扭曲交变强度也会降低 表面粗糙度影响系数表面粗糙度影响系数 KF ：考虑表面粗糙度对局部应力的附加影响 表面硬化的影响系数表面硬化的影响系数 Kv：考虑的是通过各工艺方法改变的表面状态对疲劳强度的 影响（内应力、硬度） 缺口冲击系数（缺口冲击系数（notch factor））βσ：一般在1.2到3.0 总体影响系数总体影响系数 这些这两个参数后面会使用KISSsoft软件做一 个案例帮助大家案例理解 DIN 743第二部分内容第二部分内容 五. 轴模块DIN 743标准简介 对称循环交变应力对称循环交变应力 ①最大应力①最大应力σmax ②最小应力②最小应力σmin ③循环特征系数：③循环特征系数： ④平均应力：④平均应力： ⑤应力幅：⑤应力幅： ④④ ④④ ④④ ⑤⑤ ⑤⑤ ⑤⑤ 五. 轴模块DIN 743标准简介 五. 轴模块DIN 743标准简介 平均应力折算系数（和国内标准规定一样）：平均应力折算系数（和国内标准规定一样）： 五. 轴模块DIN 743标准简介 危险截面安全系数S的校核计算公式为： 拉伸、压缩应力幅值：拉伸、压缩应力幅值：σzda 弯曲应力幅值：弯曲应力幅值：σba 扭转切应力幅值：扭转切应力幅值：τta 许用拉伸、压缩的应力幅值：许用拉伸、压缩的应力幅值：σzdADK 许用弯曲应力幅值：许用弯曲应力幅值：σbADK 许用扭转切应力幅值：许用扭转切应力幅值：τtADK 五. 轴模块DIN 743标准简介 许用安全系数 [S] 的选用，一般都大于1.2： 计算的结果必须满足：计算的结果必须满足：S≥[S], 否则就需要改否则就需要改 进轴的结构以降低应力集中，采用热处理、表面进轴的结构以降低应力集中，采用热。