轴的计算.doc

14.3 轴的强度计算 14 .3 .1 按扭转强度计算 轴不是标准零件,需要自己设计计算 。在满足强度和保证轴正常工作的条件下来设计轴。 例如用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。这种计算方法主要应用于传动轴，也可以初步估算轴的最小直径，在此基础上进行轴的结构设计。按扭转强度计算公式 式中， 许用扭转切应力， ； 轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩， ； 轴的抗扭截面系数， ； 轴传递的功率， KW； d轴的直径， mm ； n轴的转速， r/min 。 C为由轴的材料和受载情况所决定的常数（见下表）。 -轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩，单位： N.mm按公式计算轴的直径，当轴截面上有一个键槽时，轴径应增大5%；有两个键槽时，应增大10%。 轴常用材料的值 和 C值 注：当作用在轴上的弯矩比转矩小或只受转矩时， C取较小值，否则 C取较大值。 14 . 3 . 2 轴的刚度计算概念 按弯扭合成强度计算 1.作轴的受力简图 轴上零件所受的作用力，其作用点在轮毂宽度的中间点。而轴承处支承反力作用点的位置，要根据轴承的类型和布置方式确定。 如果轴上的载荷不在同一平面内，需求出两个互相垂直平面的支承反力。即水平面和垂直面支承反力。 2.作弯矩图 根据受力简图分别作出水平面弯矩图 和垂直面的弯矩 ，求出合成弯矩 并作合成弯矩图。 3.作轴的扭矩图 4.作当量弯矩图 根据已作出合成弯矩图和扭矩图，按第三强度理论计算各剖面上的当量弯矩 ，并作当量弯矩图。 式中， 根据扭矩性质而定的校正系数，对于不变的扭矩， ；对于脉动循环变化的扭矩， ；对于对称循环变化的扭矩， 。 5.轴的强度计算 求出危险截面的当量弯矩后，按强度条件计算： 轴的危险截面的抗弯截面系数， 。 表 12.3 轴材料的许用弯曲应力： 14 4 轴的设计举例 例 12.1 用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。已知电动机输出的传动功率 , 从动齿轮转速 ，从动齿轮分度圆直径 ，轮毂长度 。试设计减速器的从动轴的结构和尺寸。 解： 1.选择轴的材料确定许用应力 选用 45 钢，调质处理，查表强度极限 ，许用弯曲应力 。 2.按扭转强度初步计算轴径 取材料系数 轴的截面上有一个键槽，将直径增大 ，则 取标准值 , 即轴的最小直径。 3.轴的结构设计 1）轴上零件的定位、固定和装配 , 单级减速器采用阶梯轴，可将轴装配在箱体中央，与两轴承对称分布，先装配齿轮，左面用轴肩定位，右面用套筒轴向固定，齿轮靠平键周向固定。左轴承用轴肩和轴承盖固定，右轴承用套筒和轴承盖固定，两轴承的周向固定采用过盈 配合。联轴器装配在轴的右端，采用平键作周向固定，轴肩作轴向固定。2）确定轴的各端直径和长度 , 轴的外伸端直径 ，其长度应比装 HL 型联轴器的长度稍短。通过轴承盖和右轴承处的直径 。初选深沟球轴承6311，其内径为 ，宽度为 。取标准直径为 。此处轴段的 长度应根据轴承盖的结构来确定，（参考机械设计手册）。装齿轮处的直径 取标准直径 ，轴头的长度 。齿轮与箱体之间应有一定的距离，（一般 ）轴承的内壁与箱体内壁应有一定的距离（一般 ）取套筒为 20 mm。 轴环直径 ，取轴环直径为 75 mm。绘制轴的结构设计草图 （见上图） ，计算轴承间的跨度上图） ，计算轴承间的跨度4. 按弯扭组合强度校核轴的强度 1）绘制轴受力简图 （见右图） 5）校核危险截面的强度 强度足够。5. 绘制轴的工作图 一般来说，在排量一定的情况下，缸径小，行程长的汽缸较注重扭矩的发挥，转速都不会太高，适用于需要大载荷的车辆。而缸径大，行程短的汽缸较注重功率的输出，转速通常较高，适用于快跑的车辆。简单来说：功率 正比于 扭矩转速 补充一点：为什么引擎的功率能由扭矩计算出来呢？ 我们知道，功率P功W时间t 功W力F距离s 所以，PFs/tF速度v 这里的v是线速度，而在引擎里，曲轴的线速度曲轴的角速度曲轴半径r，代入上式得：功率P力F半径r角速度 ； 而 力F半径r扭矩 得出：功率P扭矩角速度 所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来 角速度的单位是弧度/秒，在弧度制中一个派代表180度各种截面的面积、惯性矩、搞弯截面模数、重心到相应边的距离、惯性半径 面积正方形 A*A A*A*A*A/12