(9.3.1)--掌握轴的计算设计轴的结构.ppt

121 13 32 26 6认识和了解轴认识和了解轴学会轴的设计学会轴的设计15-1 概 述15-2 轴的结构设计15-3 轴的计算15-4 轴的设计实例34W轴的抗弯截面系数（mm3）b 许用弯曲应力弯曲强度条件：对于实心圆轴，W=d3/32 d3/10二、按弯曲强度计算二、按弯曲强度计算用于心轴强度计算用于心轴强度计算 一、按扭转强度计算一、按扭转强度计算适用于传动轴、转轴初算适用于传动轴、转轴初算5三、按弯、扭合成强度计算三、按弯、扭合成强度计算 用于转轴强度计算用于转轴强度计算已知条件：轴的结构设计初步完成，支承点位置确定，支反力可求。由dmin(扭转初估)结构设计支点、力大小、作用点画出M、T合成弯矩图危险截面计算。转轴危险截面上的应力状态弯曲应力：扭剪应力：根椐第三强度理论，转轴危险截面上的应力：6 称为计算弯矩或当量弯矩 因为M、T两者产生的应力循环特性r和r不同，弯矩引起的弯曲应力一般为对称循环变化，即r=1；而一般r1，将T转化为对称循环变化，引入应力修正系数 ,则轴弯、扭合成强度条件为：7轴受不变扭矩时，rT=+1轴受脉动扭矩（有振动冲击或频繁启动停车）rT=0轴受对称扭矩(频繁双向运转)时，rT=-1的取值 转矩的变化不清楚时按脉动循环处理 根据转矩性质不同而引入的应力校正系数。实际机器运转不可能完全均匀，且有扭转振动的存在，为安全计，常按脉动转矩计算。8计算步骤：1、画出轴的空间受力简图：力分解到水平面、垂直面ABCDFrFaFtFNV1FNV2FNV1FNH2FNH2TL1L2L392、作水平面弯矩 MH 图和垂直面弯矩 MV 图FNH2FNH2FNV2FNV1FrFNV1FaMa=Fa rMHMHMV1MV2103、作出合成弯矩图4、绘转矩T图M1M2T115、求当量弯矩，绘图7、强度计算：6、确定危险截面Mca1Mca212五、轴的刚度计算（自学）轴的变形：挠度、转角、扭角六、轴的临界转速（略）四、轴的安全系数校核计算（精确计算）（自学）FFF12ylTTl13四、轴的安全系数校核计算 同时承受弯矩和扭矩的轴：同时承受弯矩和扭矩的轴：仅承受弯矩时：仅承受弯矩时：仅承受扭矩时：仅承受扭矩时：设计安全系数的选取：设计安全系数的选取：S=1.31.5-材料均匀，载荷与应力计算准确；材料均匀，载荷与应力计算准确；S=1.51.8-材料不够均匀，载荷与应力计算欠准确；材料不够均匀，载荷与应力计算欠准确；S=1.82.5-材料均匀性计算准确性均较低，或轴的直径材料均匀性计算准确性均较低，或轴的直径d200 mm mm。1.按疲劳强度条件进行校核按疲劳强度条件进行校核 14142.按静强度条件进行校核按静强度条件进行校核 对于瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的轴，应当进对于瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的轴，应当进行静强度校核。轴的静强度条件为：行静强度校核。轴的静强度条件为：SS=1.21.4-高塑性材料的钢轴高塑性材料的钢轴(S/B 0.6)；SS=1.41.8-中等塑性材料的钢轴中等塑性材料的钢轴(S/B=0.60.8)；SS=1.82.0-低塑性材料的钢轴低塑性材料的钢轴；SS=2.02.3-铸造轴铸造轴;SS-按屈服强度的设计安全系数；按屈服强度的设计安全系数；SSca-危险截面静强度的计算安全系数；危险截面静强度的计算安全系数；其中：其中：SS -同时考虑弯矩和轴向力时的安全系数；同时考虑弯矩和轴向力时的安全系数；四、轴的安全系数校核计算 15SS -只考虑扭矩时的安全系数：只考虑扭矩时的安全系数：Mmax -轴的危险截面上所受的最大弯矩轴的危险截面上所受的最大弯矩,N.mm,N.mm；Tmax -轴的危险截面上所受的最大扭矩轴的危险截面上所受的最大扭矩,N.mm,N.mm；Famax -轴的危险截面上所受的最大轴向力轴的危险截面上所受的最大轴向力,N,N；A-轴的危险截面的面积，轴的危险截面的面积，mmmm2 2；W-轴的危险截面的抗弯截面系数，轴的危险截面的抗弯截面系数，mmmm3 3；WT-轴的危险截面的抗扭截面系数，轴的危险截面的抗扭截面系数，mmmm3 3。s-材料材料的抗弯屈服极限；的抗弯屈服极限；s-材料材料的抗扭屈服极限；的抗扭屈服极限；16lFFF”12弯矩弯矩 弯曲变形弯曲变形扭矩扭矩 扭转变形扭转变形变形量的描述：变形量的描述：挠度挠度 y、偏转角、偏转角、扭转角、扭转角=/l 设计要求：设计要求：y y 1.弯曲变形计算弯曲变形计算方法有：方法有：1.按微分方程求解按微分方程求解2.变形能法变形能法适用于等直径轴。适用于等直径轴。适用于阶梯轴。适用于阶梯轴。yl五、轴的刚度计算17轴的允许变形量轴的允许变形量变形种类变形种类许用值许用值适用场合适用场合变形种类变形种类许用值许用值适用场合适用场合(0.00030.0005)l一般用途的轴一般用途的轴0.0002l刚度要求较高刚度要求较高感应电机轴感应电机轴(0.010.03)mn安装齿轮的轴安装齿轮的轴0.01(0.020.05)ma安装蜗轮的轴安装蜗轮的轴滑动轴承滑动轴承0.005向心球轴承向心球轴承调心球轴承调心球轴承圆柱滚子轴承圆柱滚子轴承圆锥滚子轴承圆锥滚子轴承0.0010.002齿轮处轴截面齿轮处轴截面0.51一般传动一般传动0.250.5精密传动精密传动重要传动重要传动挠度挠度mm偏转角偏转角rad每米长每米长扭转角扭转角()/ml 支撑间的跨矩支撑间的跨矩 0.25 0.0016 电机定子与转子电机定子与转子 间的间隙间的间隙 mn 齿轮的模数齿轮的模数 m 蜗轮的模数蜗轮的模数 0.0010.050.002518182.扭转变形计算扭转变形计算等直径轴的扭转角：等直径轴的扭转角：阶梯轴的扭转角：阶梯轴的扭转角：其中：其中：T-转矩；转矩；Ip-轴截面的极惯性矩轴截面的极惯性矩,mm4 l-轴受转矩作用的长度，轴受转矩作用的长度，mm；d-轴径轴径,mm；G-材料的切变模量材料的切变模量,MPa；(z阶梯轴受扭矩的轴段数）阶梯轴受扭矩的轴段数）19