表15-1-轴的常用材料及其主要力学性能ppt课件.ppt

表表15-1 轴的常用材料及其主要力学性能轴的常用材料及其主要力学性能材料材料牌号牌号热处理热处理毛坯直毛坯直径径/mm硬度硬度/HBS抗拉强抗拉强度极限度极限B屈服强屈服强度极限度极限s弯曲疲弯曲疲劳极限劳极限-1剪切疲剪切疲劳极限劳极限-1许用弯许用弯曲应力曲应力-1备备 注注MPaQ235-A热轧或热轧或锻后空锻后空冷冷10040042022517010540 用于不重要用于不重要及受载荷不大及受载荷不大的轴的轴10025045正火正火回火回火10017021759029525514055 应用最广泛应用最广泛100300162217570285245135调质调质2002172556403552751556040Cr调质调质10024128673554035520070 用于载荷较用于载荷较大，而无很大大，而无很大冲击的重要轴冲击的重要轴100300685490335185返回返回下一页下一页材料材料牌号牌号热处热处理理毛坯直毛坯直径径/mm硬度硬度/HBS抗拉强抗拉强度极限度极限B屈服强屈服强度极限度极限s弯曲疲弯曲疲劳极限劳极限-1剪切疲剪切疲劳极限劳极限-1许用弯许用弯曲应力曲应力-1备备 注注MPa40CrNi调质调质10027030090073543026075 用于很重要用于很重要的轴的轴10030024027078557037021038SiMnMo调质调质10022928673559036521070 用于重要的用于重要的轴，性能近于轴，性能近于40CrNi10030021726968554034519538CrMoAlA调质调质6029332193078544028075 用于要求高用于要求高耐磨性，高强耐磨性，高强度且热处理度且热处理（氮化）变形（氮化）变形很小的轴很小的轴6010027730283568541027010016024127778559037522020Cr渗碳渗碳淬火淬火回火回火60渗碳渗碳5662HRC64039030516060 用于要求强用于要求强度及韧性均较度及韧性均较高的轴高的轴返回返回上一页上一页下一页下一页（续表（续表15-1）（续表（续表15-1）材料材料牌号牌号热处热处理理毛坯直毛坯直径径/mm硬度硬度/HBS抗拉强抗拉强度极限度极限B屈服强屈服强度极限度极限s弯曲疲弯曲疲劳极限劳极限-1剪切疲剪切疲劳极限劳极限-1许用弯许用弯曲应力曲应力-1备备 注注MPa3Cr13调质调质10024183563539523075 用于腐蚀条用于腐蚀条件下的轴件下的轴1Cr18Ni9Ti淬火淬火10019253019519011545 用于高、低用于高、低温及腐蚀条件温及腐蚀条件下的轴下的轴100200490180110QT600-3190270600370215185 用于制造复用于制造复杂外形的轴杂外形的轴QT800-2245335800480290250注：注：表中所列疲劳极限表中所列疲劳极限-1值是按下列关系式计算的，供设计时参考。值是按下列关系式计算的，供设计时参考。 碳钢碳钢-10.43 B ；合金钢：；合金钢： -10.2（B+s ）+100 ； 不锈钢：不锈钢： -10.27（B+s ） ； -10.156（B+s ） ； 球墨铸铁：球墨铸铁： -10.36B ；-10.31B。 1Cr18Ni9Ti（GB1221-84）可选用，但不推荐。）可选用，但不推荐。返回返回上一页上一页轴的材料轴的材料Q235-A、20Q275、35（1Cr18Ni9Ti）4540Cr、35SiMn38SiMnMo、3Cr13T/MPa1525203525453555A014912613511212610311297表表15-3 轴常用几种材料的轴常用几种材料的T及及A0值值注：注：1）表中）表中T值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转切应力。值是考虑了弯曲影响而降低了的许用扭转切应力。 2）在下述情况时，）在下述情况时， T取较大值，取较大值，A0取较小值；弯曲较小或只受扭矩取较小值；弯曲较小或只受扭矩 作用、载荷平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低作用、载荷平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低 速轴、轴只作单向旋转；反之，速轴、轴只作单向旋转；反之， T取较小值，取较小值，A0取较大值。取较大值。返回返回返回返回退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板 计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。为载荷分布段的中点。 在作计算简图时，应选求出轴上受力零件的载荷（若为空在作计算简图时，应选求出轴上受力零件的载荷（若为空间力系，应把空间力分解为圆周力、径向力和轴向力，然后把它间力系，应把空间力分解为圆周力、径向力和轴向力，然后把它们全部转化到轴上），并们全部转化到轴上），并将作用力分解为水平面受力和垂直面受将作用力分解为水平面受力和垂直面受力，求出支点反力。力，求出支点反力。查手册查手册与滑动轴承的宽径比有关与滑动轴承的宽径比有关退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板按由第三强度理论有按由第三强度理论有224 ca 通常弯曲应力通常弯曲应力是对称循环变应力，而扭转切应力是对称循环变应力，而扭转切应力不是对称不是对称循环应力。引入折合系数循环应力。引入折合系数有有22)(4 ca的取值：的取值：当当为对称循环变应力，为对称循环变应力，为静应力：为静应力：=0.3当当为对称循环变应力，为对称循环变应力，为脉动循环变应力：为脉动循环变应力：=0.6当当为对称循环变应力，为对称循环变应力，为对称循环变应力：为对称循环变应力：=1退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板对于直径为对于直径为d的圆轴的圆轴 12222)()2(4)(2, WTMWTWMWTWTWMcaT注意：注意：心轴心轴T=0固定心轴：弯矩是脉动循环变应力（起动、停车等）固定心轴：弯矩是脉动循环变应力（起动、停车等）轴的抗弯截面系数，轴的抗弯截面系数，mm3，见，见表表15-4查查表表15-1转动心轴：弯曲应力为对称循环变应力转动心轴：弯曲应力为对称循环变应力 107 . 1 退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板15-3 15-3 轴的计算轴的计算一、轴的强度校核计算一、轴的强度校核计算 进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体受载及应力情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。况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。仅（或主要）受扭仅（或主要）受扭矩的轴（传动轴）矩的轴（传动轴）只受弯矩的轴（心轴）只受弯矩的轴（心轴）既受弯矩又承受扭既受弯矩又承受扭矩的轴（转轴）矩的轴（转轴）按扭转强度条件计算按扭转强度条件计算按弯曲强度条件计算按弯曲强度条件计算 按弯扭合成强度条件进行计算，按弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应按疲劳强度条件进行精需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核确校核 对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴，还应对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板 1、按扭转强度条件计算、按扭转强度条件计算 该方法只需按轴所受的转矩来计算强度，方便简单，但计算该方法只需按轴所受的转矩来计算强度，方便简单，但计算精度低。通常用该方法初步估算轴的直径，不重要的轴也可作为精度低。通常用该方法初步估算轴的直径，不重要的轴也可作为最后计算结果。最后计算结果。3)1(02 . 01055. 943036 nPAdnPAnPdT或或：（实轴）（实轴）（空心轴）（空心轴）扭转切应力扭转切应力计算截面处轴的直径计算截面处轴的直径见见表表15-3空心轴的内径空心轴的内径d1与外径与外径d之比，一般为之比，一般为0.50.6 TTdnPTWT 2 . 061055. 9退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板 注意：这样求出的轴的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的注意：这样求出的轴的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径最小直径dmin。轴径轴径/mm键槽数键槽数轴径增大量轴径增大量10013%27%100157%21015% 当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。的削弱。 2、按弯扭合成强度条件计算、按弯扭合成强度条件计算 对于主要结构形状和尺寸、轴上零件的位置以及外载荷和支对于主要结构形状和尺寸、轴上零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置均已确定的轴可以用这一方法。一般重要的弯扭反力的作用位置均已确定的轴可以用这一方法。一般重要的弯扭复合的轴采用这一方法进行强度计算已足够可靠。复合的轴采用这一方法进行强度计算已足够可靠。退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板计算步骤计算步骤作出轴的计算简图作出轴的计算简图作出弯矩图作出弯矩图作出扭矩图作出扭矩图校核轴的强度校核轴的强度22VHMMM 退出退出下一页下一页上一页上一页补充材料补充材料写字板写字板 3.按疲劳强度条件进行精确校核按疲劳强度条件进行精确校核 这种计算的实质在于确定弯应力情况下轴的安全程度。这种计算的实质在于确定弯应力情况下轴的安全程度。 当已知轴的外形、尺寸及载荷的基础上，确定一个或几个当已知轴的外形、尺寸及载荷的基础上，确定一个或几个危险截面，求出计算安全系数。危险截面，求出计算安全系数。SKSSKSSSSSSSmamaca 1122仅有法向应力：仅有法向应力：仅有切向应力：仅有切向应力：这里：这里：S= 1.31.5 ，用于材料均匀、载荷与应力计算精确；，用于材料均匀、载荷与应力计算精确； S= 1.51.8，用于材料不够均匀，计算精确度较低时；，用于材料不够均匀，计算精确度较低时； S= 1.82.5，用于材料均匀性及计算精确很低，或轴径，用于材料均匀性及计算精确很低，或轴径d200mm时。时。退出退出退出退出退出退出