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文档简介

轴的设计计算主讲:罗齐汉武汉理工大学物流工程学院机械设计与制造系

机械设计基础FoundationofMachineDesign

一、初步估算轴径1.按扭转强度计算这种方法视轴只受转矩,根据转矩大小估算d,并用降低许用扭剪应力的方法来考虑弯矩的影响。

式中:P为传递的功率(kW);n为轴的转速(r/min);C与轴的材料及弯矩的大小有关。见P214表10-2

上式所求d作为轴的最小直径进行结构设计,若该处有键槽,d增大5%,有两个键槽,d增大10%。2、按经验公式估算

对于一般减速装置中的轴,也可用经验公式估算轴的最小轴径。

一、初步估算轴径对于高速级轴入轴d=(0.8~1.2)D

D——与高速级轴相联的电动机轴径

对于各级低速轴

d=(0.3~0.4)a

a——同级齿轮中心距

二、轴的强度验算

对于转轴,在完成初步结构设计,确定了外载荷和支承反力的作用位置后,即可作轴的受力分析及绘制弯矩图和转矩图,进而可按弯扭合成强度计算轴径。根据第三强度理论计算危险截面的当量应力σe

,其强度条件为:推导的设计公式:式中:σe为当量应力;d为轴径;Me为当量弯矩,M为危险截面上的合成弯矩α为由扭转剪切应力性质而定的折算系数:对不变的转矩,

α≈0.3转矩脉动变化,

α≈0.6(单向旋转的轴)对称循环变应力,α=1(频繁正反转的轴)按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤如下:

①将外载荷分解到水平面和垂直面内。求垂直面支承反力和水平面支承反力;②作垂直面弯矩图(MV)和水平面弯矩图(MH);③作合成弯矩M图,;④作转矩T图;⑤弯扭合成,作当量弯矩图,;⑥找危险截面(Me较大或d较小有键槽处);

二、轴的强度验算按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤如下:

⑦计算危险截面轴径对于有键槽的截面,应将计算出的轴径加大4%左右;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,且相差不大,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。对于生产批量大或重要的轴,尚需作进一步的强度校核。二、轴的强度验算三、轴的刚度计算概念轴受载后会产生弹性变形,机械中若轴的刚度不够,会影响机器的正常工作,轴必须有足够的刚度。对于有刚度要求的轴,为使轴不因刚度不足而失效,设计时应根据轴的不同要求限制其变形量:

分别为许用挠度、许用偏转角和许用扭转角。四、轴的设计步骤

设计轴的一般步骤为:(1)选择轴的材料(2)初步确定轴最细部分的直径(3)轴的结构设计

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