第三章 采用等强度梁

第三章,3.采用等强度梁,图2-90等强度梁,七、梁的变形与刚度计算,1.弯曲变形2.梁的弯曲刚度计算,1.弯曲变形,例2-30外伸梁AB，在C点受到力F作用而变形，如图2-93所示。试求截面A、B、C、D的挠度和转角。解：梁受力F作用后，其变形如图2-93中的双点划线所示，截面C、D分别移至C、D。由于A、B为支座，故挠度yA=yB=0，它们的转角可查相关资料获得：由于F作用于AB中点C，变形后挠曲线在C点的切线与x轴夹角为0，即c=0，C的挠度可查相关资料:梁在BD段内弯矩为0，BD段挠曲线实际上为直线BD，因此有,1.弯曲变形,2Z91.TIF,1.弯曲变形,2Z92.TIF,1.弯曲变形,图2-93求梁的挠度和转角,例2-30外伸梁AB，在C点受到力F作用而变形，如图2-93所示。试求截面A、B、C、D的挠度和转角。,解：梁受力F作用后，其变形如图2-93中的双点划线所示，截面C、D分别移至C、D。,由于A、B为支座，故挠度yA=yB=0，它们的转角可查相关资料获得：,由于F作用于AB中点C，变形后挠曲线在C点的切线与x轴夹角为0，即c=0，C的挠度可查相关资料:,梁在BD段内弯矩为0，BD段挠曲线实际上为直线BD，因此有,2.梁的弯曲刚度计算,例2-31一单梁桥式起重机横梁用28b工字钢制成，如图2-94所示，跨度l=7.5m，材料的弹性模量E=2105MPa，起吊载荷和电动葫芦重23kN，许用挠度y=l/500=15mm，试校核梁的刚度。解将起重机横梁简化为受集中力F和梁本身自重(均布载荷q)作用的简支梁，根据型钢表得：28b工字钢q=469N/m，Ix=7480cm4。计算梁的变形。F和q单独作用时梁的中点C的变形挠度为校核刚度。由于ymax=14.79mmy，因此梁的刚度足够。按轴的刚度进行校核。如图2-95c、d所示，由叠加法求C截面的挠度得,例2-31一单梁桥式起重机横梁用28b工字钢制成，如图2-94所示，跨度l=7.5m，材料的弹性模量E=2105MPa，起吊载荷和电动葫芦重23kN，许用挠度y=l/500=15mm，试校核梁的刚度。,解将起重机横梁简化为受集中力F和梁本身自重(均布载荷q)作用的简支梁，根据型钢表得：28b工字钢q=469N/m，Ix=7480cm4。,计算梁的变形。F和q单独作用时梁的中点C的变形挠度为,图2-94单梁桥式起重机横梁,校核刚度。由于ymax=14.79mmy，因此梁的刚度足够。,例2-32图2-95a所示为一电动机轴，已知，q=4kNm，跨度l=0.5m，=0.2m，材料弹性模量E=200GPa，许用应力=80MPa，C截面的许用挠度y=0.4mm，试设计轴的直径d。,校核刚度。由于ymax=14.79mmy，因此梁的刚度足够。,图2-95电动机轴,解:按强度条件设计轴径。,校核刚度。由于ymax=14.79mmy，因此梁的刚度足够。,先画出弯矩图如图2-95b所示，求得最大弯矩为,按轴的刚度进行校核。如图2-95c、d所示，由叠加法求C截面的挠度得,第六节组合变形的强度计算,一、组合变形的概念二、拉伸(压缩)与弯曲组合变形三、弯曲与扭转的组合变形,一、组合变形的概念,2Z96.TIF,一、组合变形的概念,2Z97.TIF,一、组合变形的概念,图2-98支架,二、拉伸(压缩)与弯曲组合变形,例2-33图2-102a所示为一可旋转的悬臂式吊车，其横梁AB用18a工字钢制成，AB中点D有集中力F=25kN作用，已知工字钢的许用应力=100MPa，试校核梁的强度。解:以AB为研究对象，进行受力分析，并画出受力图如图2-102b所示。由于拉杆BC为二力构件，由此可知梁上B点约束力的方向沿BC方向。从受力图可看出，F、FAy、FBy使梁弯曲，FAx、FBx使梁受压。因此，梁AB发生压弯组合变形。根据平衡条件计算约束反力强度校核。根据型钢表可得，18a工字钢横截面面积为A=30.6cm2，抗弯截面系数为W=185cm3。根据梁AB所受的力，利用叠加原理画出FAy、F、FBy单独作用时的弯矩图和FAx、FBx单独作用时的轴力图，如图2-102c、d所示，并求出最大弯矩为,二、拉伸(压缩)与弯曲组合变形,图2-99拉(压)弯组合变形a)拉弯组合变形b)压弯组合变形,二、拉伸(压缩)与弯曲组合变形,图2-100拉弯组合变形的强度计算,二、拉伸(压缩)与弯曲组合变形,图2-101拉弯组合变形梁的内力,例2-33图2-102a所示为一可旋转的悬臂式吊车，其横梁AB用18a工字钢制成，AB中点D有集中力F=25kN作用，已知工字钢的许用应力=100MPa，试校核梁的强度。,图2-102悬臂式吊车横梁,解:以AB为研究对象，进行受力分析，并画出受力图如图2-102b所示。由于拉杆BC为二力构件，由此可知梁上B点约束力的方向沿BC方向。从受力图可看出，F、FAy、FBy使梁弯曲，FAx、FBx使梁受压。因此，梁AB发生压弯组合变形。,根据平衡条件计算约束反力,强度校核。根据型钢表可得，18a工字钢横截面面积为A=30.6cm2，抗弯截面系数为W=185cm3。根据梁AB所受的力，利用叠加原理画出FAy、F、FBy单独作用时的弯矩图和FAx、FBx单独作用时的轴力图，如图2-102c、d所示，并求出最大弯矩为,图2-103偏心拉伸,例2-34如图2-104所示钻床，已知钻削力F=15kN，e=400mm，,强度校核。根据型钢表可得，18a工字钢横截面面积为A=30.6cm2，抗弯截面系数为W=185cm3。根据梁AB所受的力，利用叠加原理画出FAy、F、FBy单独作用时的弯矩图和FAx、FBx单独作用时的轴力图，如图2-102c、d所示，并求出最大弯矩为,立柱为圆截面，直径d=120mm，求立柱上mm截面的最大应力；如果立柱材料的=45MPa，试校核立柱的强度。解:当钻床工作时，钻头同时受到工件的反作用力，大小与钻削力F相等，使立柱受到偏心拉伸，在截面上产生的最大应力为,强度校核。根据型钢表可得，18a工字钢横截面面积为A=30.6cm2，抗弯截面系数为W=185cm3。根据梁AB所受的力，利用叠加原理画出FAy、F、FBy单独作用时的弯矩图和FAx、FBx单独作用时的轴力图，如图2-102c、d所示，并求出最大弯矩为,图2-104钻床,三、弯曲与扭转的组合变形,1)对杆件作受力分析，将作用于杆件上的各外力向轴心简化，并将外力分为两组，一组是使杆件发生扭转变形的力，另一组是使杆件发生弯曲变形的力。2)分别计算两组外力作用下杆件的内力(扭矩Mn和弯矩M)，作出相应的扭矩图和弯矩图，并据此确定杆件的危险截面(最大弯矩所在截面)。3)分别计算危险截面上与扭矩对应的最大切应力max以及与最大弯矩对应的最大正应力|max，作为强度计算的依据。4)按弯扭组合强度条件进行计算。1)分析AB轴受力，并画出其计算简图。2)计算在F和T作用下轴截面上的扭矩和弯矩，并画出扭矩图和弯矩图，如图2-105c所示。,三、弯曲与扭转的组合变形,3)计算危险截面的应力。4)建立强度条件。分析轴上危险截面的内力。外力偶矩T使轴发生扭转变形，相应的扭矩图如图，从C点到D点，轴上各截面上均有扭矩为Mn=T=334Nm。设计轴径。根据第三强度理论的强度条件，得,1)对杆件作受力分析，将作用于杆件上的各外力向轴心简化，并将外力分为两组，一组是使杆件发生扭转变形的力，另一组是使杆件发生弯曲变形的力。,2)分别计算两组外力作用下杆件的内力(扭矩Mn和弯矩M)，作出相应的扭矩图和弯矩图，并据此确定杆件的危险截面(最大弯矩所在截面)。,3)分别计算危险截面上与扭矩对应的最大切应力max以及与最大弯矩对应的最大正应力|max，作为强度计算的依据。,4)按弯扭组合强度条件进行计算。,图2-105带轮轴,1)分析AB轴受力，并画出其计算简图。,2)计算在F和T作用下轴截面上的扭矩和弯矩，并画出扭矩图和弯矩图，如图2-105c所示。,3)计算危险截面的应力。,图2-106梁弯扭组合变形时截面的应力,4)建立强度条件。,例2-35图2-107所示为汽车上某传动轴。已知其传递功率为p=7kW，转速为n=200r/min，齿轮C上的作用力F=2.375kN与切线成20(啮合角)，带轮D上紧、松边拉力FN=22，带轮直径D=500mm，轴材料的许用应力=80MPa，试按第三强度理论设计轴径(轴和带轮重不计)。,图2-107汽车传动轴,4)建立强度条件。,解:分析计算轴上所受外力，并将外力向轴心简化，画出计算简图2-107b。根据轴所传递的功率和转速，得轴上外力偶矩为,分析轴上危险截面的内力。外力偶矩T使轴发生扭转变形，相应的扭矩图如图，从C点到D点，轴上各截面上均有扭矩为Mn=T=334Nm。,设计轴径。根据第三强度理论的强度条件，得,第七节疲劳,一、交变应力二、疲劳破坏三、材料的持久极限及其影响因素四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,一、交变应力,图2-108转轴截面上的交变应力,一、交变应力,2Z109.TIF,一、交变应力,2Z110.TIF,二、疲劳破坏,图2-111构件疲劳破坏的断口,三、材料的持久极限及其影响因素,1.材料的持久极限2.影响持久极限的主要因素,1.材料的持久极限,图2-112低碳钢在对称循环应力下的疲劳曲线,2.影响持久极限的主要因素,(1)构件的外形构件上开有槽、孔、轴肩等尺寸突变处会产生应力集中，容易形成疲劳裂纹，使构件的持久极限有所下降。(2)构件的尺寸当构件尺寸越大时，其包含的材料缺陷相应也越多，持久极限也越低。(3)构件的表面质量一般情况下，最大应力发生在构件表层，裂纹也多在表层形成。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,1.减缓构件的应力集中2.提高构件的表面质量1.两根拉杆的伸长量相等，它们的应变和应力是否相等?2.指出图2-114中各杆，哪些属于轴向拉(压)杆?3.三根不同材料的试件尺寸相同，它们的曲线如图2-115所示。4.图2-116中，杆1、杆2的材料可在低碳钢和铸铁中选择，如何选择较为合理?5.压缩和挤压有何不同?同一种材料的压缩许用应力和挤压许用应力是否相等?6.分析图2-117中的剪切面、挤压面及其面积。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,7.如图2-118所示，在钢质拉杆与木板之间加金属垫圈，有何作用?8.在变速器中，通常高速轴直径较小，低速轴直径较大，为什么?9.如果轴径增大，其他条件不变，则轴的最大切应力和扭转角有何变化?10.图2-119中的切应力分布是否正确?为什么?11.从强度观点看，图2-120中两种布置方案的传动轴，哪种更合理?12.直径d和长度l都相同，但材料不同的两根轴，在相同的扭矩作用下，它们的最大切应力max是否相等?13.用Q235钢制成的圆轴，发现原设计的刚度不符合要求。14.梁弯曲时横截面上的内力有哪些?它们的符号是如何规定的?,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,15.举出汽车零件中发生纯弯曲的一些例子。16.梁弯曲时，怎样判断梁上的危险截面和危险点?17.图2-121所示为矩形截面梁，横截面上所注的15各点中，哪些点的|最大?18.为什么挑东西的扁担常在中间折断?游泳池的跳水板常在固定端折断?19.如果矩形截面梁的截面尺寸h和b分别增大一倍，其抗弯截面系数W增大了几倍?圆形截面的直径增大一倍时，其抗弯截面系数增大几倍?20.图2-122所示的T形截面梁用铸铁制成，受集中力偶作用。21.三根跨度l之比为123的简支梁，同在中点受相同的集中力F作用，其余条件相同。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,22.空心截面梁的强度比实心截面梁的强度大，这种说法正确吗?23.提高梁的强度有哪些措施?24.怎样解释“在梁上集中力作用处剪力图发生突变，弯矩图发生转折”和“在集中力偶作用处弯矩图发生突变而剪力图无变化”?25.试分析图2-123中各构件的变形。26.什么是强度理论?为什么要提出强度理论?27.当圆轴发生弯扭组合变形时，其横截面上有哪些应力?它们是如何分布的?28.如图2-124所示铸铁构件，从强度方面分析，其上mm截面采用图2-124a、b、c哪种形状较为合理?为什么?,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,29.何谓“交变应力”和“疲劳破坏”?试举几个汽车零件的实例说明。30.材料“持久极限”的意义是什么?它与构件的持久极限是否相同?31.提高构件疲劳强度有哪些措施?32.求图2-125中所示各杆指定截面上的轴力并作轴力图。33.如图2-126所示，试求圆钢不同直径的两段轴上截面的应力和杆的总伸长量，钢的弹性模量E=200GPa。34.如图2-127所示三角架的AB杆由两根8号等边角钢(80807)组成，AC杆则由两根10号槽钢组成，材料均为Q235钢，许用应力=120MPa，试求该三角架能承受的许可载荷F。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,35.图2-128所示起重机可在横梁AC上移动，斜拉杆AB为圆截面杆，直径d=20mm，=160MPa，试校核AB杆的强度。36.如图2-129所示，气缸内径D=560mm，内压强p=2.5MPa，活塞杆直径d=100mm，材料的屈服点s=300MPa，气缸盖螺栓小径d1=30mm，材料的许用应力=60MPa。37.如图2-130所示，传动轴直径d=100mm，键的尺寸bhl=28mm16mm42mm，键的许用切应力=40MPa，许用挤压应力jy=100MPa。38.如图2-131所示，两块厚度为10mm的钢板，用两个直径为17mm的铆钉搭接在一起，钢板受力F=60kN。39.已知图2-132所示各杆指定截面上的扭矩，作扭矩图。40.设有一钢制等直径传动轴，受到力偶矩T=4kNm的作用。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,41.图2-133中，两根直径均为d=100mm的轴通过法兰盘上的铰制孔用螺栓联接，轴扭转时的最大切应力为70MPa，螺栓受剪处直径d1=20mm，布置在D0=200mm的圆周上，螺栓的许用切应力=60MPa，求所需螺栓个数。42.如图2-134所示，在一直径为75mm的等截面圆轴上，作用有外力偶矩、T2=0.6kNm、T3=0.2kNm、T4=0.2kNm。43.汽车转向盘杆外径D=520mm，F=300N，转向盘杆材料的=60MPa，如图所示。44.功率P=150kW、转速n=924r/min的阶梯轴如图2-136所示，其中d1=135mm，d2=90mm，d3=75mm，d4=70mm，d5=65mm，轴的外伸端装有带轮，轴的=40MPa。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,45.试列出图2-137中各梁的剪力和弯矩方程，并画出剪力图和弯矩图，求Mmax。46.如图2-138所示，行车在梁上移动时，每个轮子对梁的作用力为F，问行车在梁上何位置时，梁内弯矩最大?并求此最大弯矩值。47.简支梁在C点受集中力F=8kN作用，如图2-139所示。48.简支梁如图2-140所示。49.汽车制动装置的杠杆在B处用直径d=30mm的销钉与支座铰接，如图2-141所示。50.用叠加法求图2-142所示梁的截面A的挠度。,四、构件疲劳强度条件及提高疲劳强度的措施,51.图2-143所示传动轴，C轮传动带处于水平位置，D轮传动带处于铅垂位置，两轮紧边带张力均为FT1=3900N，松边均为FT2=1500N，带轮直径均为d=600mm，轴材料的许用应力=80MPa，试按第三强度理论设计轴径d。,1.减缓构件的应力集中,图2-113轴上的过渡圆角和减荷槽,2.提高构件的表面质量,1.两根拉杆的伸长量相等，它们的应变和应力是否相等?,2.指出图2-114中各杆，哪些属于轴向拉(压)杆?,3.三根不同材料的试件尺寸相同，它们的曲线如图2-115所示。,2Z114.TIF,3.三根不同材料的试件尺寸相同，它们的曲线如图2-115所示。,2Z115.TIF,3.三根不同材料的试件尺寸相同，它们的曲线如图2-115所示。,图2-116选择支杆材料,4.图2-116中，杆1、杆2的材料可在低碳钢和铸铁中选择，如何选择较为合理?,5.压缩和挤压有何不同?同一种材料的压缩许用应力和挤压许用应力是否相等?,6.分析图2-117中的剪切面、挤压面及其面积。,7.如图2-118所示，在钢质拉杆与木板之间加金属垫圈，有何作用?,8.在变速器中，通常高速轴直径较小，低速轴直径较大，为什么?,9.如果轴径增大，其他条件不变，则轴的最大切应力和扭转角有何变化?,2Z117.TIF,9.如果轴径增大，其他条件不变，则轴的最大切应力和扭转角有何变化?,2Z118.TIF,10.图2-119中的切应力分布是否正确?为什么?,图2-119切应力分布图,11.从强度观点看，图2-120中两种布置方案的传动轴，哪种更合理?,图2-120传动轴的布置方案,12.直径d和长度l都相同，但材料不同的两根轴，在相同的扭矩作用下，它们的最大切应力max是否相等?,13.用Q235钢制成的圆轴，发现原设计的刚度不符合要求。,14.梁弯曲时横截面上的内力有哪些?它们的符号是如何规定的?,15.举出汽车零件中发生纯弯曲的一些例子。,16.梁弯曲时，怎样判断梁上的危险截面和危险点?,17.图2-121所示为矩形截面梁，横截面上所注的15各点中，哪些点的|最大?,图2-121矩形截面梁,18.为什么挑东西的扁担常在中间折断?游泳池的跳水板常在固定端折断?,19.如果矩形截面梁的截面尺寸h和b分别增大一倍，其抗弯截面系数W增大了几倍?圆形截面的直径增大一倍时，其抗弯截面系数增大几倍?,20.图2-122所示的T形截面梁用铸铁制成，受集中力偶作用。,图2-122T形截面梁方案,21.三根跨度l之比为123的简支梁，同在中点受相同的集中力F作用，其余条件相同。,22.空心截面梁的强度比实心截面梁的强度大，这种说法正确吗?,23.提高梁的强度有哪些措施?,24.怎样解释“在梁上集中力作用处剪力图发生突变，弯矩图发生转折”和“在集中力偶作用处弯矩图发生突变而剪力图无变化”?,25.试分析图2-123中各构件的变形。,图2-123分析构件变形,26.什么是强度理论?为什么要提出强度理论?,27.当圆轴发生弯扭组合变形时，其横截面上有哪些应力?它们是如何分布的?,28.如图2-124所示铸铁构件，从强度方面分析，其上mm截面采用图2-124a、b、c哪种形状较为合理?为什么?,图2-124选择构件截面形状,29.何谓“交变应力”和“疲劳破坏”?试举几个汽车零件的实例说明。,30.材料“持久极限”的意义是什么?它与构件的持久极限是否相同?,31.提高构件疲劳强度有哪些措施?,32.求图2-125中所示各杆指定截面上的轴力并作轴力图。,图2-125画杆的轴力图,33.如图2-126所示，试求圆钢不同直径的两段轴上截面的应力和杆的总伸长量，钢的弹性模量E=200GPa。,34.如图2-127所示三角架的AB杆由两根8号等边角钢(80807)组成，AC杆则由两根10号槽钢组成，材料均为Q235钢，许用应力=120MPa，试求该三角架能承受的许可载荷F。,2Z126.TIF,34.如图2-127所示三角架的AB杆由两根8号等边角钢(80807)组成，AC杆则由两根10号槽钢组成，材料均为Q235钢，许用应力=120MPa，试求该三角架能承受的许可载荷F。,2Z127.TIF,35.图2-128所示起重机可在横梁AC上移动，斜拉杆AB为圆截面杆，直径d=20mm，=160MPa，试校核AB杆的强度。,2Z128.TIF,35.图2-128所示起重机可在横梁AC上移动，斜拉杆AB为圆截面杆，直径d=20mm，=160MPa，试校核AB杆的强度。,2Z129.TIF,36.如图2-129所示，气缸内径D=560mm，内压强p=2.5MPa，活塞杆直径d=100mm，材料的屈服点s=300MPa，气缸盖螺栓小径d1=30mm，材料的许用应力=60MPa。,37.如图2-130所示，传动轴直径d=100mm，键的尺寸bhl=28mm16mm42mm，键的许用切应力=40MPa，许用挤压应力jy=100MPa。,38.如图2-131所示，两块厚度为10mm的钢板，用两个直径为17mm的铆钉搭接在一起，钢板受力F=60kN。,2Z130.TIF,38.如图2-131所示，两块厚度为10mm的钢板，用两个直径为17mm的铆钉搭接在一起，钢板受力F=60kN。,2Z131.TIF,39.已知图2-132所示各杆指定截面上的扭矩，作扭矩图。,图2-132作圆轴扭矩图,39.已知图2-132所示各杆指定截面上的扭矩，作扭矩图。,图2-133螺栓联接,40.设有一钢制等直径传动轴，受到力偶矩T=4kNm的作用。,41.图2-133中，两根直径均为d=100mm的轴通过法兰盘上的铰制孔用螺栓联接，轴扭转时的最大切应力为70MPa，螺栓受剪处直径d1=20mm，布置在D0=200mm的圆周上，螺栓的许用切应力=60MPa，求所需螺栓个数。,42.如图2-134所示，在一直径为75mm的等截面圆轴上，作用有外力偶矩、T2=0.6kNm、T3=0.2kNm、T4=0.2kNm。,图2-134等截面圆轴,43.汽车转向盘杆外径D=520mm，F=300N，转向盘杆材料的=60MPa，如图所示。,44.功率P=150kW、转速n=924r/min的阶梯轴如图2-136所示，其中d1=135mm，d2=90mm，d3=75mm，d4=70mm，d5=65mm，轴的外伸端装有带轮，轴的=40MPa。,2Z135.TIF,44.功率P=150kW、转速n=924r/min的阶梯轴如图2-136所示，其中d1=135mm，d2=90mm，d3=75mm，d4=70mm，d5=65mm，轴的外伸端装有带轮，轴的=40MPa。,2Z136.TIF,45.试列出图2-137中各梁的剪力和弯矩方程，并画出剪力图和弯矩图，求Mmax。,2Z137.TIF,46.如图2-138所示，行车在梁上移动时，每个轮子对梁的作用力为F，问行车在梁上何位置时，梁内弯矩最大?并求此最大弯矩值。,47.简支梁在C点受集中力F=8kN作用，如图2-139所示。,2Z138.TIF,47.简支梁在C点受集中力F=8kN作用，如图2-139所示。,2Z139.TIF,48.简支梁如图2-140所示。,图2-140槽钢组合截面梁,49.汽车制动装置的杠杆在B处用直径d=30mm的销钉与支座铰接，如图2-141所示。,图2-141汽车制动装置的杠杆,50.用叠加法求图2-142所示梁的截面A的挠度。,图2-142求梁的挠度,51.图2-143所示传动轴，C轮传动带处于水平位置，D轮传动带处于铅垂位置，两轮紧边带张力均为FT1=3900N，松边均为FT2=1500N，带轮直径均为d=600mm，轴材料的许用应力=80MPa，试按第三强度理论设计轴径d。,图2-143带轮传动轴,1)掌握汽车机械中轴系零部件及其他常用零件的工作原理、特点、选用及其设计计算方法。2)了解轴与轴上零件以及支承零件的组合设计。3)具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。,51.图2-143所示传动轴，C轮传动带处于水平位置，D轮传动带处于铅垂位置，两轮紧边带张力均为FT1=3900N，松边均为FT2=1500N，带轮直径均为d=600mm，轴材料的许用应力=80MPa，试按第三强度理论设计轴径d。,4)了解使用、维护轴系零部件的一些基础知识。,第三章,第一节轴的分类第二节轴的结构设计第三节轴的强度与刚度校核,第一节轴的分类,(1)心轴只承受弯矩作用的轴称为心轴，如图3-1所示。(2)传动轴只传递转矩的轴称为传动轴，如图3-2所示联接汽车变速器与后桥的轴。(3)转轴既承受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。,(1)心轴只承受弯矩作用的轴称为心轴，如图3-1所示。,图3-1心轴a)转动心轴b)固定心轴,(2)传动轴只传递转矩的轴称为传动轴，如图3-2所示联接汽车变速器与后桥的轴。,图3-2传动轴,(3)转轴既承受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。,图3-3直轴a)光轴b)阶梯轴c)空心轴,(3)转轴既承受弯矩又传递转矩的轴称为转轴。,图3-4曲轴和挠性轴a)曲轴b)挠性轴,第二节轴的结构设计,一、轴上零件的布置二、轴的基本直径估算及各段直径和长度的确定三、轴上零件的定位和固定四、提高轴疲劳强度的结构措施五、轴上零件的装拆和调整六、制造工艺要求七、轴的材料,一、轴上零件的布置,3Z5.TIF,二、轴的基本直径估算及各段直径和长度的确定,1.轴的基本直径估算(1)实心轴(2)空心轴,表3-1几种常用轴材料的许用切应力及A值,2.在弯矩相对扭矩较小或只受扭矩作用、载荷较平稳、无轴向载荷或只有较小的轴向载荷、减速器的低速轴、轴单向旋转的情况下，取较大值，A取较小值；反之，取较大值，A取较小值。2.确定轴的各段直径和长度1)与轴承配合的轴颈直径，必须符合轴承的内径标准系列；轴颈长度一般等于轴承的宽度。2)轴上螺纹、花键部分的直径必须符合相应的标准。,二、轴的基本直径估算及各段直径和长度的确定,3)与一般零件(齿轮、带轮、联轴器等)配合的轴头直径，应与相配合零件的毂孔直径一致，并取标准尺寸；轴头长度应比相应零件的轮毂宽度小12mm。,三、轴上零件的定位和固定,1.轴上零件的轴向定位和固定,表3-2轴上零件常用的轴向定位方式及尺寸(单位：mm),2.为了拆卸滚动轴承的方便，安装滚动轴承处的轴肩高度另有规定，可直接由滚动轴承标准中查取。,三、轴上零件的定位和固定,表3-3轴上零件常用的轴向固定方式、特点及应用,三、轴上零件的定位和固定,表3-3轴上零件常用的轴向固定方式、特点及应用,三、轴上零件的定位和固定,表3-3轴上零