3-4、机械设计生讲义26

1、第 26 章轴1概述功用支撑回转件，传递扭矩。1.类型按载荷性质分转轴既传递扭矩，又承受弯矩。传动轴只传递扭矩，不承受弯矩，或承受很小的弯矩。心轴只承受弯矩，不传递扭矩。（转动心轴受变应力；固定心轴受静应力）按轴的外形分：2、轴的设计直轴、曲轴、软轴。步骤：选择材料、初估轴径、结构设计、强度校核。3、轴的材料碳钢：常用 45#，正火、调质。合金钢：用于对强度、耐磨性要求高的轴。铸铁：轴的失效形式因工作时多产生变应力，故发生疲劳损坏。注意：常温下碳素钢和合金钢的弹性模量数值很接近，因此，用合金钢代替碳素钢并不能提高轴的刚度。2轴的结构设计轴的结构设计合理地确定出轴的形状和尺寸。轴的基本要求：足够

2、的强度、合理的结构、良好的工艺性。轴的工作能力：取决于轴的强度、刚度、振动稳定性。1、 组成：轴径（装轴承）、轴头（装回转零件）、轴身（联结轴径和轴头）。2、 设计步骤：（1）根据工作要求或与同类机器类比，估算轴的基本直径（dm i n）（2）进行轴的结构设计。（3）进行轴的强度、刚度验算。高速轴进行振动计算。（4）对有问题处进行必要的修改。 结构设计一般原则：（1） 使轴受力合理便于加工，有利于提高轴的强度和刚度，尽量减小应力集中。（2）轴上零件应定位准确可靠，并便于拆装调整。3、零件在轴上的安装（1）零件在轴上的轴向定位和固定轴肩、轴环；套筒；轴端挡圈。（双螺母、弹性挡圈）。（2）零件在轴

3、上的定位和固定键联接，过盈联接。4、轴的结构工艺性（1） 为安装方便，制成阶梯轴，轴径端面应倒角。（2）为改善应力集中，应在截面突变处加过渡圆角。（3）需磨削的轴段，制出越程槽，有螺纹的轴段，制出退刀槽。（4）键槽应布置在同一轴线上。5轴的疲劳强度（1）减少应力集中，采用过渡圆角，减载槽。（2）改善轴的表面品质，降低表面粗糙度。（3）改善轴的受力情况。3 轴的强度计算1.按扭转强度计算用于传动轴和转轴的受扭段。计算截面的轴径2、弯扭强度计算一轴的受力分析1. 画出受力简图: 伸出端为带轮时，其负载为扭矩 T 和径向力 F。伸出端为联轴器时，其负载只为扭矩 T。2.求出支反力，及其他未知载荷；3

4、.计算特殊点的弯矩，画出弯矩图；4.确定几个截面，求出该截面的弯矩数值。伸出端为联轴器时的弯矩：伸出端为带轮时的弯矩：T = Ft d / 2轴所受扭矩：式中：与扭矩性质有关的折合系数。轴径计算公式：Me0.1 1b d 3(mm )当轴上有键槽时，应将 d 加大 4% 。传动轴： M = 0Me = T；轴： T = 0Me = M心固定心轴 + 1 b1 b 。， 转动心轴4轴的刚度计算弯矩使轴产生挠度及偏转角，扭矩使轴产生扭转角。y y ； ；总结：由 d= C（P/n）1/3 确定轴的基本直径 dmin，进行轴的结构设计.1.2.画出轴的受力模型图，确定出所有的外力和支反力.3.计算特

5、殊点的弯矩，画出水平面、垂直面弯矩图，MHMV .4.确定几个截面，求出该面的弯矩 .2M = （Mv 2+ M H ）伸出端为联轴器：2M = （Mv 2+ M H ）+ M F伸出端为皮带轮：5.计算扭矩 T，画扭矩图.6.计算当量弯矩 Me，求出截面直径 d.7.检验所设计轴的直径是否大于 d，问题，应重新进行结构设计.5轴的振动计算受载荷作用的轴，若载荷的变化频率与轴的自振频率相同或相近时，轴会发生。回转零件质心与回转轴线不重合，回转时产生离心力，使轴受到周期性的离心干扰载荷的作用，这时载荷的频率就是轴的回转频率。当这一频率与轴的自振频率相同或相近时，轴也会发生。轴的振动有横向振动（弯曲振动）、纵向振动和扭转振动。纵向振动的自振频率很高，超出一般轴的工作范围，分析时可不考虑。横向振动的临界转速可以有多个，在一阶临界转速下，振动激烈，最为。轴弯曲后的弹性反回力：Fc =k yk轴的弯曲刚度；y 轴的挠度；回转零件旋转