《机械设计基础12小结ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础12小结ppt课件（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 1本章重点：本章重点： 轴的的类型，型，轴的常用的常用资料；料； 轴的构造；的构造； 轴上零件的上零件的轴向定位和固定方法；向定位和固定方法； 轴上零件的周向定位和固定方法；上零件的周向定位和固定方法； 按改按改动强度度计算算轴的直径。的直径。轴的功用：主要用于支承传动零件轴的功用：主要用于支承传动零件 (齿轮、带轮等齿轮、带轮等) 并并 传送运动和动力。传送运动和动力。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty L
2、td.2 2按照轴的功用和受载的不同，轴分为：转轴、心轴、传动轴。按照轴的功用和受载的不同，轴分为：转轴、心轴、传动轴。1. 转轴：支承轴上传动零件，并传送运动和动力。转轴：支承轴上传动零件，并传送运动和动力。任务中同时接受弯矩任务中同时接受弯矩 M M 和转矩和转矩 T T 作用。作用。轴的分类轴的分类2. 传动轴：传送运动和转矩，传动轴：传送运动和转矩， 任务中主要受转矩任务中主要受转矩 T 作用。作用。3. 心轴：支承轴上传动零件，心轴：支承轴上传动零件， 任务中只受弯矩任务中只受弯矩 M 、不受转矩、不受转矩(T =0)作用。作用。固定心轴：为静应力或脉动循环变应力。固定心轴：为静应力
3、或脉动循环变应力。转动心轴：为对称循环的变应力。转动心轴：为对称循环的变应力。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3 3问：根据承载情况，以下各轴分别为哪种类型？问：根据承载情况，以下各轴分别为哪种类型？ 0 轴：轴：轴：轴：轴：轴：轴：传动轴传动轴转轴转轴转动心轴转动心轴转轴转轴转轴转轴转动心轴转动心轴如何判别轴能否传送转矩：如何判别轴能否传送转矩：从原动机向任务机画传动道路，假设传动道从原动机向任务机
4、画传动道路，假设传动道路路沿该轴轴线走过一段间隔，那么该轴传送转矩。沿该轴轴线走过一段间隔，那么该轴传送转矩。如何判别轴能否接受弯矩：如何判别轴能否接受弯矩：该轴上除联轴器外能否还有其它传动零件，该轴上除联轴器外能否还有其它传动零件，假设有那么该轴接受弯矩，否那么不接受弯矩。假设有那么该轴接受弯矩，否那么不接受弯矩。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.4 4直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。直轴根据
5、外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。按照轴线外形的不同，轴可分为直轴、曲轴和和挠性钢丝软轴。按照轴线外形的不同，轴可分为直轴、曲轴和和挠性钢丝软轴。光轴：加工方便，但轴上零件不易定位；光轴：加工方便，但轴上零件不易定位； 阶梯轴：轴上零件定位可靠，装拆方便。阶梯轴：轴上零件定位可靠，装拆方便。 轴的组成：轴的组成：轴颈、轴颈、轴头、轴头、轴身。轴身。轴颈、轴头直径应按规范尺寸选取。轴颈、轴头直径应按规范尺寸选取。 轴颈轴颈轴头轴头Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyri
6、ght 2019-2019 Aspose Pty Ltd.5 5对资料根本要求：对资料根本要求：强度高，耐磨，具有一定韧性及良好的加工性。强度高，耐磨，具有一定韧性及良好的加工性。1. 碳碳 钢钢碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，加工性良好。碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，加工性良好。受力较小或不重要的轴：普通碳钢受力较小或不重要的轴：普通碳钢Q235Q235、Q275Q275，不需热处置。，不需热处置。普通场所的轴：优质中碳钢，如普通场所的轴：优质中碳钢，如3535、4040、4545、5050，最常用，最常用4545钢，钢， 调质或正火。调质或正火。轴的资料及其选择轴的资
7、料及其选择2. 中、低碳合金钢中、低碳合金钢合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，但价钱高合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，但价钱高于碳钢，对应力集中较敏感。于碳钢，对应力集中较敏感。适用于重载、要求质量轻、尺寸小、要求高耐磨性，或在高温、适用于重载、要求质量轻、尺寸小、要求高耐磨性，或在高温、低温、腐蚀条件下任务的轴。低温、腐蚀条件下任务的轴。常用：常用：20Cr20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、40Cr40Cr、40CrNi 40CrNi 等，需热处置。等，需热处置。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for
8、.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.6 63. 球墨铸铁、合金铸铁球墨铸铁、合金铸铁 (高强度铸铁高强度铸铁)价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸呵价廉、吸振性好、耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，铸呵斥形，但性脆，可靠性低，质量难控制。斥形，但性脆，可靠性低，质量难控制。常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。常用于制造外形复杂的轴，如曲轴、凸轮轴。轴的常用资料及其主要力学特性见轴的常用资料及其主要力学特性见 表表12-112-1，P239 P239 留意：钢材留意：钢材种类种类
9、热处置热处置对钢材弹性模量对钢材弹性模量 E E 影响很小，影响很小， 在一在一样尺寸尺寸时，采用，采用热处置或用合金置或用合金钢替代碳替代碳钢不能提高不能提高 轴的的刚度。度。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.7 7轴设计中主要问题轴设计中主要问题应满足：强度、刚度要求；应满足：强度、刚度要求；轴设计的主要内容：构造设计、任务才干验算。轴设计的主要内容：构造设计、任务才干验算。构造设计要求：即轴上零件
10、的定位、固定、加工简构造设计要求：即轴上零件的定位、固定、加工简 便、装拆方便等。便、装拆方便等。 高速时振动稳定性要求。高速时振动稳定性要求。1. 根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的 要求，合理地确定轴的构造方式和尺寸。要求，合理地确定轴的构造方式和尺寸。(轴的构造设计轴的构造设计) 2. 验算轴的强度、刚度和振动稳定性。验算轴的强度、刚度和振动稳定性。(轴的任务才干验算轴的任务才干验算)轴的设计过程：轴的设计过程：选择资料及热处置方法选择资料及热处置方法 初估轴径初估轴径 确定轴上零件的相对确定轴上零件的相对位置及装拆方案位置及
11、装拆方案 轴的构造设计轴的构造设计 进展弯扭复合强度校核进展弯扭复合强度校核或准确验算或准确验算( (重要轴重要轴) ) 必要时验算刚度及振动稳定性必要时验算刚度及振动稳定性 绘绘制轴的任务图制轴的任务图 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.8 8按改动强度初估轴的直径按改动强度初估轴的直径改动强度条件：改动强度条件：T：轴传送的送的转矩，矩，Nmm；n：轴转速，：轴转速，r/min；d：轴直径，：轴直径
12、，mm； 实心心轴的直径：的直径： C：为一系数，由轴资料和承载情况查表：为一系数，由轴资料和承载情况查表12-2，P240。P：轴传送的功率，：轴传送的功率，kW；tT：轴资料许用切应力，：轴资料许用切应力，MPa。由上式得出轴径普通作为轴的最小直径；由上式得出轴径普通作为轴的最小直径；假设该处开有键槽时，应适当增大直径：假设该处开有键槽时，应适当增大直径：最后再将直径圆整为规范值。最后再将直径圆整为规范值。一个键槽时增大一个键槽时增大 4% 5% 4% 5%，二个键槽时增大，二个键槽时增大 7% 10% 7% 10%，Evaluation only.Created with Aspose.
13、Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.9 9例例12-1 12-1 知例知例7-37-3中单级直齿圆柱齿轮减速器的输入转速中单级直齿圆柱齿轮减速器的输入转速 n1= n1= 960 r/min 960 r/min，传动比，传动比 i = 4 i = 4，输入功率，输入功率 P1=10 kW P1=10 kW，两转，两转 轴的资料均采用轴的资料均采用4545钢。试按转矩估算两轴的最小钢。试按转矩估算两轴的最小直径。直径。 解：解：输入轴转速：输入轴转速： n1= 960 r/mi
14、n输出轴转速：输出轴转速： n2= n1/i= 240 r/min由表由表12-2查得：查得： C = 117106，取，取 C = 110输入轴最小直径：输入轴最小直径：输出轴最小直径：输出轴最小直径：思索最小直径处开有键槽：思索最小直径处开有键槽：d1= 24.21.05 = 25.22 mm；参考规范直径系列圆整，取：参考规范直径系列圆整，取：d2= 3 8.141.05 = 40.05 mm；d1= 26 mm，d2= 40 mmEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.
15、Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1010轴的构造设计思索问题：轴的构造设计思索问题：传动零件、轴承等在轴上的布置、固定、装拆；传动零件、轴承等在轴上的布置、固定、装拆；轴的加工、应力集中、资料的利用等。轴的加工、应力集中、资料的利用等。原那么和要求：原那么和要求：在满足轴上零件定位和固定可靠、装拆和调整方便、轴在满足轴上零件定位和固定可靠、装拆和调整方便、轴应力集中小、加工方便、分量轻等要求的前提下，确定应力集中小、加工方便、分量轻等要求的前提下，确定轴的合理外形和全部构造尺寸。轴的合理外形和全部构造尺寸。 设计时知条件：设计时知条件：轴与轴上零件的装配简
16、图、轴的转速、传送功率、轴上轴与轴上零件的装配简图、轴的转速、传送功率、轴上零件的有关尺寸等。零件的有关尺寸等。 轴的构造轴的构造Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1111轴的外形：阶梯轴较合理，近似于等强度，轴上零件固定可轴的外形：阶梯轴较合理，近似于等强度，轴上零件固定可 靠，装拆方便，加工不过于复杂。靠，装拆方便，加工不过于复杂。 轴的毛坯：轴的毛坯：一、轴上零件的轴向定位与固定一、轴上零件的轴向
17、定位与固定 定位：保证轴上零件具有确定的相对位置。定位：保证轴上零件具有确定的相对位置。 固定：保证任务中轴上零件的相对位置不变，从而接受载荷并固定：保证任务中轴上零件的相对位置不变，从而接受载荷并 不产生相对位移。不产生相对位移。 尺寸较小时用轧制圆钢，尺寸较小时用轧制圆钢，尺寸较大时采用锻造毛坯，其内部组织均匀，强度较高。尺寸较大时采用锻造毛坯，其内部组织均匀，强度较高。资料用铸钢或球墨铸铁时为铸造毛坯。资料用铸钢或球墨铸铁时为铸造毛坯。轴向定位与固定目的：保证确定的轴向位置并接受轴向力。轴向定位与固定目的：保证确定的轴向位置并接受轴向力。 方方 法：法：Evaluation only.C
18、reated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.12121) 利用轴本身利用轴本身轴肩、轴环、圆锥面、过盈配合：可接受较大轴向力。轴肩、轴环、圆锥面、过盈配合：可接受较大轴向力。留意：留意： 轴肩、肩、轴环过渡渡圆角半径角半径 r r 应小于零件上倒角小于零件上倒角c c 或或圆角角 R R， 以保以保证零件零件紧靠定位面；靠定位面；R、c、r、轴肩或轴环高度、轴肩或轴环高度 h、轴环宽度、轴环宽度 b 可参考有关设计资可参考有关设计资料选取。料选取
19、。定位定位轴肩高度：肩高度：h = (0.070.1)d h = (0.070.1)d 或或 h = (23)C h = (23)C。 安装安装滚动轴承承处 h h、r r 应查阅滚动轴承承规范；范；轴环宽度普通取度普通取 b = (0.1 b = (0.10.15)d 0.15)d 或或 b1.4h b1.4h，并，并圆整整为整整数。数。 为保保证可靠可靠轴向固定，向固定，轴头长度度应稍短于零件的稍短于零件的轮毂宽度度 23 mm 23 mm，以便将零件沿，以便将零件沿轴向向夹紧，保，保证其固定的可靠性。其固定的可靠性。Evaluation only.Created with Aspose.
20、Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.13132) 采用附件采用附件 套筒、轴承端盖、圆螺母、轴端挡圈等：可接受中等轴向力。套筒、轴承端盖、圆螺母、轴端挡圈等：可接受中等轴向力。 弹性挡圈、紧定螺钉，接受较小轴向力。弹性挡圈、紧定螺钉，接受较小轴向力。 此外，还有锁紧挡圈、楔键、销钉、夹紧螺栓等。此外，还有锁紧挡圈、楔键、销钉、夹紧螺栓等。 过盈配合可同时起到轴向与周向定位的作用。过盈配合可同时起到轴向与周向定位的作用。二、二、 轴上零件的周向定位与固定轴上零件的周向定位与固定
21、 目的：固定轴与轴上零件的周向位置，传送运动和动力。目的：固定轴与轴上零件的周向位置，传送运动和动力。方法：键联接、花键联接、销联接、过盈配合、型面配合、方法：键联接、花键联接、销联接、过盈配合、型面配合、 紧定螺钉等。紧定螺钉等。 选择要素：载荷的大小和性质、对中精度要求、联接的重要性等。选择要素：载荷的大小和性质、对中精度要求、联接的重要性等。 如：重载、猛烈冲击、振动时：采用过盈配合、键联接组合；如：重载、猛烈冲击、振动时：采用过盈配合、键联接组合；较大转矩、轴上零件作轴向挪动、对中精度要求高：采用花键；较大转矩、轴上零件作轴向挪动、对中精度要求高：采用花键；普通情况：键；普通情况：键；
22、轻载、不重要时：销、紧定螺钉。轻载、不重要时：销、紧定螺钉。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1414三、三、 轴的构造工的构造工艺性性 轴的外形：的外形： 从从强度思索，最好度思索，最好为等等强度度轴，但加工困，但加工困难；从加工思索，最好从加工思索，最好为光光轴，但不利于安装、固定，但不利于安装、固定轴上零件；上零件； 在在满足运用要求的前提下，足运用要求的前提下，轴的构造越的构造越简单，工，工艺
23、性越好。性越好。 阶梯梯轴较适宜：近似于等适宜：近似于等强度，加工不度，加工不过于复于复杂，轴上零件上零件 固定可靠，装拆方便。固定可靠，装拆方便。1. 装拆工装拆工艺性性 采用采用阶梯梯轴，轴直径从两端向直径逐直径从两端向直径逐渐增大；增大； 应保保证每个零件装配每个零件装配时不接触其他零件装配外表，特不接触其他零件装配外表，特别是是轴颈外表；外表； 轴头、轴颈起始起始处应有倒角。有倒角。 留意使留意使轴肩高度小于肩高度小于轴承内圈高度；承内圈高度； Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile
24、5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1515有配合的轴段为了便于装拆，并减少配合外表的擦伤，在配合有配合的轴段为了便于装拆，并减少配合外表的擦伤，在配合轴段前应采用较小的直径。轴段前应采用较小的直径。为了使与了使与轴作作过盈配合的零件易于装配，盈配合的零件易于装配，轴段上段上应有装配有装配锥度度 (10 ) (10 ) ，或采用不同的尺寸公差。，或采用不同的尺寸公差。2. 加工工艺性加工工艺性 应力求外形简单，尺寸数尽能够少，便于加工、检测。应力求外形简单，尺寸数尽能够少，便于加工、检测。 如：阶梯数尽能够少；如：阶梯数尽能够少； 键槽应在同一
25、母线上；键槽应在同一母线上； 轴径相差不大时，键槽尺寸尽量一致；轴径相差不大时，键槽尺寸尽量一致； 磨削部分应有砂轮越程槽；磨削部分应有砂轮越程槽； 车制螺纹部分应有退刀槽；车制螺纹部分应有退刀槽； 退刀槽、过渡圆角半径、倒角、中心孔尺寸尽能够一致；退刀槽、过渡圆角半径、倒角、中心孔尺寸尽能够一致； 毛坯余量应合理，以节约资料，减小切削量，延伸刀具寿命。毛坯余量应合理，以节约资料，减小切削量，延伸刀具寿命。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-
26、2019 Aspose Pty Ltd.16162. 提高轴外表质量，提高轴的疲劳强度提高轴外表质量，提高轴的疲劳强度1. 降低应力集中降低应力集中四、提高轴的强度和刚度四、提高轴的强度和刚度 3. 改善轴的受力情况改善轴的受力情况 合理布置轴上零件，减小轴受载荷合理布置轴上零件，减小轴受载荷 改良轴上零件构造，减小轴受载荷改良轴上零件构造，减小轴受载荷 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1717轴的构
27、造改错：轴的构造改错：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1818轴的构造改错轴的构造改错 ：共有共有8处错误，正确构造如下：处错误，正确构造如下：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.1919轴的构造改错：轴的构造改
28、错：共有共有8处错误，正确构造如下：处错误，正确构造如下：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2020轴的构造改错：轴的构造改错：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2121轴的强度验算轴的强度验算轴的受力分析及计算
29、简图轴的受力分析及计算简图( (外力分析外力分析) )： 轴的简化：简支梁、外伸梁或悬臂梁。轴的简化：简支梁、外伸梁或悬臂梁。 轴的支承：将轴承支承简化为铰链支座约束。轴的支承：将轴承支承简化为铰链支座约束。 轴上载荷：常将分布载荷简化为集中载荷，并取载荷分布段的轴上载荷：常将分布载荷简化为集中载荷，并取载荷分布段的 中点作为集中力的作用点。中点作为集中力的作用点。 如轴头、轴颈、轮毂的中点。如轴头、轴颈、轮毂的中点。 作用在轴上的转矩，普通从传动零件轮毂宽度的中点起算。作用在轴上的转矩，普通从传动零件轮毂宽度的中点起算。 Evaluation only.Created with Aspose
30、.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2222L1L2L3B C D A 轴的计算简图：轴的计算简图：T w w Ft Fr FBVFDVFBHFDH1. 求轴上零件的载荷求轴上零件的载荷 空间力系时，应分解为圆周力、径向力和轴向力。空间力系时，应分解为圆周力、径向力和轴向力。 外力分析步骤：外力分析步骤：2. 求支座约束反力求支座约束反力将将轴上所受上所受载荷分解荷分解为程度分力和垂直分力，由平衡条件分程度分力和垂直分力，由平衡条件分别求出各支承求出各支承处的程度支反力和垂
31、直支反力。的程度支反力和垂直支反力。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2323轴的内力分析的内力分析1. 作弯矩作弯矩图 作程度面弯矩作程度面弯矩图： 方法与步方法与步骤： L1L2L3B C D A T w w Ft Fr FBVFDVFBHFDHFt FBHFDHMH MH Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client
32、 Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2424轴的内力分析轴的内力分析1. 作弯矩图作弯矩图 作程度面弯矩图：作程度面弯矩图： 方法与步骤：方法与步骤： L1L2L3B C D A T w w Ft Fr FBVFDVFBHFDH作垂直面弯矩图：作垂直面弯矩图： Fr FBVFDVMV MV MH MH Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
33、2525轴的内力分析轴的内力分析1. 作弯矩图作弯矩图 作程度面弯矩图：作程度面弯矩图： 方法与步骤：方法与步骤： L1L2L3B C D A T w w Ft Fr FBVFDVFBHFDH作垂直面弯矩图：作垂直面弯矩图： MV MV 将程度面弯矩和垂将程度面弯矩和垂直面弯矩合成为合直面弯矩合成为合成弯矩：成弯矩： M M 作合成弯矩图：作合成弯矩图： MH MH Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2
34、626轴的内力分析轴的内力分析1. 作弯矩图作弯矩图 作程度面弯矩图：作程度面弯矩图： 方法与步骤：方法与步骤： L1L2L3B C D A T w w Ft Fr FBVFDVFBHFDH作垂直面弯矩图：作垂直面弯矩图： MV MV 作合成弯矩图：作合成弯矩图： 2. 作扭矩图作扭矩图 T MH MH M M 由内力图可知，轴的危由内力图可知，轴的危险截面位于齿轮处。险截面位于齿轮处。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspos
35、e Pty Ltd.2727L1L2L3B C D A T w w Ft Fr FBVFDVFBHFDHT M M 求当量弯矩求当量弯矩( (计算弯矩计算弯矩) )根据第三强度实际，根据第三强度实际，得圆轴弯扭合成的当得圆轴弯扭合成的当量弯矩为：量弯矩为：式中，式中，a a 为校正系数，为校正系数，用以思索改动切应力用以思索改动切应力 t t 与弯曲正应力与弯曲正应力 s s 循环循环特性不同的影响。特性不同的影响。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright
36、2019-2019 Aspose Pty Ltd.2828根据根据轴的任的任务特点，普通弯曲正特点，普通弯曲正应力力 s s 是是对称循称循环变应力，力，当改动切应力当改动切应力 t t 为对称循环变应力时为对称循环变应力时( (如频繁正反转的轴如频繁正反转的轴) )，当当 t t 为脉动循环变应力时，取为脉动循环变应力时，取 ：当当 t t 为静应力时，取为静应力时，取 ：取取 ：但此但此时实践机器运践机器运转不能不能够完全均匀，并思索启完全均匀，并思索启动、停、停车等的等的影响，影响，t t 仍可被仍可被视为脉脉动循循环变应力，故取力，故取 a 0.6 a 0.6。 式中：式中：s-1bs
37、-1b、s0bs0b、 s+1b s+1b 分分别为轴资料在料在对称循称循环、脉、脉动循循 环、静、静应力形状下的力形状下的许用弯曲用弯曲应力，力，见表表12-112-1。 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.2929轴的弯扭合成强度计算轴的弯扭合成强度计算 轴的弯扭合成强轴的弯扭合成强度条件为：度条件为：式中，式中， se se 为轴的弯扭合成当量应力，单位为为轴的弯扭合成当量应力，单位为 MPa MP
38、a；s1b s1b 为弯曲正弯曲正应力力 s s 为对称循称循环变应力力时轴的的许用弯曲用弯曲应力，力，其其值查表表12-112-1。W 为危险截面的抗弯截面系数，单位为为危险截面的抗弯截面系数，单位为mm3 ；令令 T = 0 T = 0，上式即可运用于心轴的强度较核。，上式即可运用于心轴的强度较核。对于固定心轴，许用应力应为对于固定心轴，许用应力应为s0bs0b，其值查表，其值查表12-112-1。 。 对实心心圆轴，将，将 W0.1d 3 W0.1d 3 代入上式，可得其代入上式，可得其设计公式公式为： Evaluation only.Created with Aspose.Slides
39、 for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3030例题例题 设计带式保送机传动安装中单级齿轮减速器的低设计带式保送机传动安装中单级齿轮减速器的低速轴。速轴。 传动安装及齿轮减速器简图：传动安装及齿轮减速器简图：知：电动机的功率知：电动机的功率 P1=25 kW，转速，转速 n1=970 r/min，齿轮的，齿轮的 主要参数为：模数主要参数为：模数 m=4 mm，小齿轮齿数，小齿轮齿数 z1=20，大齿，大齿 轮齿数轮齿数 z2=79，齿轮宽度，齿轮宽度 B1=85 mm， B2=80 mm。E
40、valuation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3131该轴无特殊要求，选该轴无特殊要求，选4545钢，调质处置。钢，调质处置。2. 初估轴径初估轴径由表由表12-2：取：取 C = 1101. 选择轴的资料选择轴的资料低速低速轴的功率：的功率： P2=P1h1h2h3= 250.990.990.98 = 24 kW式中：式中：h1 为联轴器效率，取为联轴器效率，取0.99；h2 为滚动轴承效率，取为滚动轴承效率，取0
41、.99； h3 为齿轮啮合效率，取为齿轮啮合效率，取0.98。低速轴的转速：低速轴的转速： n2=n1/i = 245.6 r/min 轴的直径：的直径：该处开有键槽，应增大直径该处开有键槽，应增大直径5%5%，得，得 d = 53.24.6 mm d = 53.24.6 mm选择联轴器：器：HL4HL4弹性柱性柱销联轴器，器，J5584/Y55112J5584/Y55112再将直径圆整为规范值：再将直径圆整为规范值： d = 55 mm d = 55 mm由表由表12-112-1：sb = 650 MPasb = 650 MPa，s-1b= 59 MPas-1b= 59 MPaEvaluat
42、ion only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.32323. 轴的构造设计轴的构造设计轴上主要零件的布置：轴上主要零件的布置：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3333(1) 轴上零件的轴向定位和固定轴上零件的轴向定位和固定(2) 轴上零件
43、的周向定位和固定轴上零件的周向定位和固定Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3434(3) 确定各段轴的直径和长度确定各段轴的直径和长度Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.35354. 轴的强度验算轴的强度验算轴的计
44、算简图：轴的计算简图：1107171B C D A T w w Ft2 Fr2 FAVFBVFBHFAH(1) 轴上齿轮作用力轴上齿轮作用力Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3636(1) 轴上齿轮作用力轴上齿轮作用力(2) 作弯矩图作弯矩图作垂直面弯矩图：作垂直面弯矩图： 1107171B C D A T w w Ft2 Fr2 FAVFBVFBHFAH作程度面弯矩图：作程度面弯矩图： FAH=FBH
45、=0.5Ft2=2548 NMCH = 25480.071 = 180.9 NmMH 180.9 NmFt2 FAHFBHFAV=FBV=0.5FR2=1075 NMCH = 10750.071 = 76.33 NmMV 76.33 NmFr2 FAVFBVEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3737(1) 轴上齿轮作用力轴上齿轮作用力(2) 作弯矩图作弯矩图作垂直面弯矩图：作垂直面弯矩图： 110717
46、1B C D A T w w Ft2 Fr2 FAVFBVFBHFAH作程度面弯矩图：作程度面弯矩图： MCH = 25480.071 = 180.9 NmMH 180.9 NmMCH = 10750.071 = 76.33 NmMV 76.33 Nm作合成弯矩图：作合成弯矩图： M 196.3 NmEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3838(1) 轴上齿轮作用力轴上齿轮作用力(2) 作弯矩图作弯矩图作
47、垂直面弯矩图：作垂直面弯矩图： 1107171B C D A T w w Ft2 Fr2 FAVFBVFBHFAH作程度面弯矩图：作程度面弯矩图： MH 180.9 NmMV 76.33 Nm作合成弯矩图：作合成弯矩图： M 196.3 Nm(3) 作扭矩作扭矩图T = 933.2 Nm933.2 NmTEvaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.3939(4) 确定危险截面位置，验算强度确定危险截面位置，验算强
48、度MH 180.9 NmMV 76.33 NmM 196.3 Nm933.2 NmT由内力图可知：由内力图可知：C截面：有最大合成弯矩和截面：有最大合成弯矩和 扭矩，为危险截面。扭矩，为危险截面。安装联轴器段：安装联轴器段：只需扭矩，但轴直径最小，只需扭矩，但轴直径最小，也能够为危险截面。也能够为危险截面。取校正系数：取校正系数：a = 0.6a = 0.6C截面：截面：Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd
49、.4040(4)确定危险截面位置，验算强度确定危险截面位置，验算强度MH 180.9 NmMV 76.33 NmM 196.3 Nm933.2 NmT由内力图可知：由内力图可知：C截面：有最大合成弯矩和截面：有最大合成弯矩和 扭矩，为危险截面。扭矩，为危险截面。安装联轴器段：安装联轴器段：只需扭矩，但轴直径最小，只需扭矩，但轴直径最小，也能够为危险截面。也能够为危险截面。取校正系数：取校正系数：a = 0.6a = 0.6安装联轴器段：安装联轴器段： 轴强度足度足够。5. 绘制轴的零件图绘制轴的零件图(略略)Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.41415. 绘制制轴的零件的零件图略略Evaluation only.Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
