02 轴 强度计算ppt课件.ppt

轴 主要内容 轴的分类轴的材料及选用轴的设计要求和设计步骤轴的结构设计 轴的强度计算轴的刚度计算轴的振动稳定性轴的设计实例 轴的强度计算 轴的强度计算应根据轴的承载情况 采用相应的计算方法 常见的轴的强度计算方法有两种 按扭转强度计算和按弯扭合成强度计算按扭转强度计算按弯扭合成强度计算 4 轴的强度计算 按扭转强度计算 适用于只承受转矩的传动轴的精确计算 也可用于既受弯矩又受扭据的轴的近似计算 强度条件 5 轴的强度计算 按扭转强度计算 当利用上式初步估计既传递扭矩又承受弯矩的轴的直径时 必须把轴的许用扭切应力 适当降低 以补偿弯矩对轴的影响 设计公式 考虑键槽对轴有削弱 可按以下方式修正轴径 轴径d 100mmd增大5 7 d增大10 15 轴的强度计算 按扭转强度计算 此外 亦可以采用经验公式来估算轴的直径 例如在一减速器中 高速输入轴的直径可按与其相联的电动机轴的直径D估算 d 0 8 1 2 D 各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距a估算 d 0 3 0 4 a 轴的强度计算 按弯扭合成强度计算 当零件在草图上布置妥当后 外载荷和支承反力的作用位置即可确定 由此可作轴的受力分析及绘制弯矩图和转矩图 这时就可按弯扭合成强度计算轴径 依据第三强度理论求出危险截面的当量应力 e 强度条件 轴的强度计算 按弯扭合成强度计算 注 近似计算时 单 双键槽一般可忽略 花键轴截面可视为直径等于平均直径的圆截面 轴的抗弯和抗扭截面系数 轴的强度计算 按弯扭合成强度计算 轴的强度计算 按弯扭合成强度计算 静应力状态下的许用弯曲应力 脉动循环状态下的许用弯曲应力 对称循环状态下的许用弯曲应力 轴的强度计算 按弯扭合成强度计算 轴的强度计算 按弯扭合成强度计算 若计算出的轴径大于结构设计初步估算的轴径 则表明结构图中的轴的强度不够 必须修改结构设计 若计算出的轴径小于结构设计的估算轴径 且相差不很大时 一般就以结构设计的轴径为准 对于一般用途的轴 按上述方法设计计算即可 对于重要的轴 尚须作进一步的强度校核 安全系数法 疲劳强度校核 尺寸系数 表面状态 重要轴 需进一步在轴结构化后进行精确计算 没有精确计入影响疲劳强度的其它重要因素 轴的安全系数校核计算 单纯受弯 单纯受扭 k k 有效应力集中系数 表面状态系数 尺寸系数 对轴上若干 危险剖面 实际应力较大的剖面 如受力较大 截面较小及应力集中较严重处 进行安全系数校核 复合安全系数 静强度校核 校核轴对塑性变形的抵抗能力 尖峰载荷 max Tmax 尖峰载荷所产生的弯曲应力 切应力 s s 材料的弯曲和剪切屈服极限 轴的刚度计算 轴的弯曲变形和扭转变形必须根据轴的工作条件加以限制 即 轴的刚度计算 轴的刚度计算 弯曲变形计算计算方法 等效直径法 变形能法 对于等直轴 前一种方法较为简便 对于阶梯轴 用后一种方法较适宜 扭转变形计算等直径的轴受扭矩T作用时 其扭角 可按材料力学中的扭转变形公式求出 即 轴的刚度计算 轴的振动稳定性 由于回转件的结构不对称 材质不均匀 加工误差等原因 要使回转件的中心精确位于几何轴线上 几乎是不可能的 实际上 重心与几何轴线间一般总有一微小的偏心距 因而回转时产生离心力 使轴受到周期性载荷的干扰 共振 若轴所受的外力频率与轴的自振频率一致时 运转便不稳定而发生显著的振动 这种现象称为共振 一般通用机械中的轴很少发生共振 若发生共振 多为弯曲共振 一阶临界转速 共振时轴的转速称为临界转速 临界转速可以有很多个 其中一阶临界转速下振动最为激烈 最为危险 刚性轴 工作转速低于一阶临界转速的轴 挠性轴 工作转速超过一阶临界转速的轴 对于刚性轴 应使n 0 75 0 8 nc1 对于挠性轴 应使1 4nc1 n 0 75nc2 式中的nc1 nc2分别为一阶临界转速 二阶临界转速 对2点取矩 计算某减速器输出轴危险截面的直径 已知作用在齿轮上的圆周力Ft 17400N 径向力 Fr 6140N 轴向力Fa 2860N 齿轮分度圆直径d2 146mm 作用在轴右端带轮上外力F 4500N 方向未定 L 193mm K 206mm 解 1 求垂直面的支反力和轴向力 Fa 轴的设计实例 2 求水平面的支反力 3 求F力在支点产生的反力 4 绘制垂直面的弯矩图 5 绘制水平面的弯矩图 6 求F力产生的弯矩图 7 绘制合成弯矩图 a a截面F力产生的弯矩为 8 求轴传递的转矩 9 求危险截面的当量弯矩 扭切应力为脉动循环变应力 取折合系数 0 6 求考虑到键槽对轴的削弱 将d值增大4 故得 10 计算危险截面处轴的直径 选45钢 调质 1b 60MPa 设计轴的一般步骤为 1 选材 2 按扭转强度估算轴的最小直径 3 设计轴的结构 绘出轴的结构草图 4 按弯扭合成进行轴的强度校核 确定轴上零件的位置和固定方法 确定各轴段直径 长度 一般按一般选2 3个危险截面进行校核 若危险截面强度不够 则必须重新修改轴的结构 按弯扭合成强度