02 轴 强度计算ppt课件

1、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

2、按以下方式修正轴径：,轴径d100mm d 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=(0.81.2)D；各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距a估算，d= (0.30.4)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

3、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,

4、 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

5、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

6、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(0.750.8)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=146 mm,作用在轴右端带轮上外力F=4500N（方向未定）, L=193 mm, K=206 mm,解：1) 求垂直面的支反力和轴向力,=Fa,轴的设

7、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 =60 MPa,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23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。,按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤：,1