机械技术应用基础.ppt
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1、第六章 轴机械技术应用基础电子教案第六章 轴的设计轴的分类轴的受力分析与强度计算轴的选材轴的结构轴的设计内容第六章 轴的设计轴的分类 按轴的形状按轴的形状:直轴:光轴、阶梯轴 曲轴;实心轴、空心轴;圆轴、非圆轴;按轴受载荷性质:心轴按轴受载荷性质:心轴 、传动轴、传动轴 、转、转 轴轴 按轴的工作频率按轴的工作频率:刚性轴、挠性轴第六章 轴的设计传动轴:扭矩T心 轴:弯矩M 转 轴:T+M 轴的分类 按轴受载荷性质按轴受载荷性质传动轴:扭矩T 心轴:弯矩M 转轴:T+M第一节 传动轴的强度与刚度计算 第一节 传动轴的强度与刚度计算n汽车汽车传动轴传动轴汽车传动轴传动轴1端接变速器,2端接后桥齿
2、轮系 利用功率、转速和外力偶矩之间的关系,求出作用在轴上的外力偶矩,其关系为n扭转时横截面上的扭矩和扭矩图扭转时横截面上的扭矩和扭矩图M作用在轴上的外力偶矩(Nm);P轴传递的功率(kw);N轴的转速(rmin)。当传递的功率P的单位为马力(Ps)时(1PS=735.5W),第一节 传动轴的强度与刚度计n扭转时横截面上的扭矩和扭矩图扭转时横截面上的扭矩和扭矩图传动轴在外力偶矩作用下,其横截面上将有内力产生,用截面法可以求出横截面的内力。为保持平衡,该截面上必有内力偶作用,其力偶矩称为扭矩扭矩,用T表示。T=M第一节 传动轴的强度与刚度计第一节 传动轴的强度与刚度计扭矩正负的判定扭转时横截面上的
3、扭矩和扭矩图扭转时横截面上的扭矩和扭矩图轴的扭转塑性材料的扭转脆性材料的扭转第一节 传动轴的强度与刚度计为了形象地表示各截面扭矩的大小和正负,以便分析危险截面,常需画出各截面扭矩的变化图,称为扭矩图扭矩图。n扭转时横截面上的扭矩和扭矩图扭转时横截面上的扭矩和扭矩图其画法为:取平行于轴线的横坐标z表示各截面位 置,垂直于轴线的纵坐标表示扭矩T。正扭矩画在正扭矩画在x x轴的上方轴的上方,负扭矩画在负扭矩画在x x轴下方轴下方。第一节 传动轴的强度与刚度计例例19-119-1某机械传动轴,输入轮MB=3kNm,输出两轮MA=1.8kNm,MC=1.2KNm,求出截面1-1、2-2的扭矩。解 (1)
4、取截面1-1左侧为研究对象,可得 T1-1 1-1=-MA=-1.8KNm取截面2-2右侧为研究对象,可得T2-2 2-2=MC=1.2KNm(2)作扭矩图第一节 传动轴的强度与刚度计解 (1)计算外力偶矩。各轮上的外力偶矩例例19-219-2如图所示,一传动系统主轴,已知轴转速n=300rmin,主动轮A输人的功率PA=40kW,从动轮B、C、D输出的功率分别为PB=16kW,PC=PD=12kW。求出各截面的扭矩,并绘扭矩图。第一节 传动轴的强度与刚度计(2)作扭矩图截面1-1扭矩T1 1=-509Nm截面2-2扭矩T2 2=-MB+MA=(-509+1273)Nm截面3-3扭矩T3 3=
5、MD=382Nm第一节 传动轴的强度与刚度计疲劳强度计算按许用切应力计算 此种方法用于传动轴强度计算或转轴初步估算max最大切应力(MPa);T 横截面上的扭矩(Nm);抗扭截面系数(m3或mm3)。第一节 传动轴的强度与刚度计较核式抗扭截面系数表示截面的几何性质,其大小 与截面的形状和几何尺寸有关。如所计算的轴径上有键槽等结构,应将计算的直径适当放大4%5%,并将直径按标准直径系列圆整。C查表取得实心轴,直径d空心轴,外径D,内径d1其中第一节 传动轴的强度与刚度计例19-3 实心轴与空心轴通过牙嵌式离合器联接传递转矩,已知轴的转速n=120rmin,传递的功率P=lOkW,材料的许用切应力
6、=40MPa,空心轴内径为d1,外径为D。空心轴内外径之比 设计实心轴的直径d和空心轴的外径D。解 (1)计算外力偶矩及扭矩第一节 传动轴的强度与刚度计(2)设计轴的直径实心轴空心轴取d=47mm,D=49mm 第一节 传动轴的强度与刚度计 仅承受弯曲的轴称心轴。它们的受力和变形特点是:作用在轴上的外力垂直于轴的轴线作用在轴上的外力垂直于轴的轴线,使轴产生弯曲变形弯曲变形。心轴弯曲时的剪力和弯矩汽车前轮轴计算简图第二节 心轴强度计算齿轮轴的计算简图心轴的剪力和弯矩(1)求出支点反力;A、B两点的支承力分别为FA A和FB B,FA A和FB B可由平衡条件求得。齿轮轴在c点处受到外载荷F作用。
7、第二节 心轴强度计算心轴的剪力和弯矩(2)求出轴平面内的内力 齿轮轴在c点处受到外载荷F作用。轴截面上的内力l取左段为研究对象,截面一侧所有外力之和向上,该截面剪力为正;如取右段为研究对象,截面一侧所有外力之和向下,该截面剪力为正。反之为负。截面处的弯曲变形为上凹下凸时,该截面的弯矩为正,反之为负。第二节 心轴强度计算1)某截面上剪力的大小等于该截面一侧所有外力的代数和,截面左侧的台外力向上,剪力取正号;向下,剪力取负号;截面右侧外力的正负号与此相反。2)某截面上弯矩的大小等于该截面一侧所有外力对该截面形心力矩的代数和,截面左侧外力对截面形心力矩顺时针转动为正,反之为负;截面右侧外力对截面形心
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