轴的强度计算.pptx

轴的强度计算16、1 概述功用:轴得主要功用就是支承回转零件及传递运动和动力。16、1、1 轴得分类按照承受载荷得不同,轴可分为:1、转轴同时承受弯矩和转矩得轴,如减速器得轴。2、心轴只承受弯矩得轴,如火车车轮轴。转动心轴固定心轴如:齿轮轴火车轮轴3、传动轴主要承受转矩得轴,不受弯矩或弯矩很小,如汽车得传动轴。除了刚性轴外,还有钢丝软轴,可以把回转运动灵活地传直轴根据外形得不同,可分为光轴和阶梯轴。按照轴线形状得不同,轴可分为曲轴和直轴两大类。轴一般就是实心轴,有特殊要求时也可制成空心轴。16、1 概述到不开敞地空间位置。桥式起重机大车行走机构车轮轴16、1、2 轴得材料16、1 概述轴得材料主要就是碳钢和合金钢。轴得常用材料及其部分机械性能(见下页)16、1 概述16、1 概述16、1、3 轴设计得主要问题2、结构:轴向、周向定位;工艺要求;安装和维修3、工作能力:强度、刚度、耐磨性和振动得稳定性等;重型轴还要考虑毛坯制造、探伤、起重。1、材料:见前述16、2 轴得结构设计16、2、1 轴得毛坯 尺寸较小得轴可以用圆钢车制,尺寸较大得轴则应用锻造毛坯。铸造毛坯应用较少。16、2、2 轴得组成 轴主要由轴头、轴身、轴颈三部分组成。轴端轴头轴颈轴头轴身轴得结构和形状取决于:轴得毛坯种类轴上作用力得大小及分布情况轴上零件得位置、配合性质以及联结固定得方法轴承得类型、尺寸和位置轴得加工方法、装配方法以及其她特殊要求16、2 轴得结构设计要求:受载合理轴及轴上零、部件定位及固定可靠良好得制造、拆装工艺性减小应力集中1、受载合理(1)减小轴上扭矩。改变轴上零件得布置,有时可以减小轴上得载荷。(2)减小轴上弯矩。(3)改变零件得结构可以改变轴得类型a)T由卷筒传递,轴仅受M(心轴)b)T由轴传递,轴受M、T(转轴)16、2 轴得结构设计 卷筒的轮毂结构MmaxMmax 改进轴上零件得结构也可以减小轴上得最大载荷。16、2 轴得结构设计2、轴在轴上零件定位、固定可靠、装拆方便见16、2、33、良好得工艺性(1)退刀槽需磨削处需车螺纹处(2)倒角易对中安装(紧配合处),安全倒角、圆角一致。(3)键槽:在同一母线上11大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流16、2 轴得结构设计(4)非定位轴肩得设置:便于紧配合处得安装4、尽量避免应力集中(1)减小不必要得尺寸变化和减小尺寸变化得幅度;(2)采用大过渡圆角;(3)紧配合处采用卸载槽;(4)减少表面粗糙度;(5)采用輾压、喷丸工艺。16、2、3 零件在轴上得固定轴上零件常以其毂和轴联接在一起。轴和毂得固定可分为轴向固定和周向固定两类。16、2 轴得结构设计1、轴上零件得轴向固定 轴上零件轴向固定得方法有:轴肩(或挡环)、弹性挡圈、套筒、锁紧挡圈(加紧定螺钉)、锥形轴头、紧定螺钉、圆螺母、紧配合、轴端挡圈等结构。详见 P311 图16、3 轴肩由定位面和内圆角组成DhCrdbDhrRd轴肩处16、2 轴得结构设计16、2 轴得结构设计2、轴上零件得周向固定 常用得周向固定方法有键、花键、成形、弹性环、销和过盈配合等联接。16、3 轴得强度计算轴得强度计算主要由三种方法(据轴受载及对安全要求)设计思路:(1)按许用切应力计算(2)许用弯曲应力计算;(3)安全系数校核计算。16、3、1 按许用切应力计算1、应用(仅与T有关)(1)传动轴计算(主要T)(2)需初步结构化得转轴(只知T)(3)不重要转轴得计算(将M影响折算进行 内)16、3 轴得强度计算2、算式强度条件:(16、1)设计式:(16、2)式中:16、3 轴得强度计算16、3、2 按许用弯曲应力计算(弯扭组合计算)1、应用(1)(初步结构化)已知跨度得转轴(支点确定)(2)一般为重要得转轴2、算式弯曲应力 一般计算顺序如下:(1)画空间受力简图;(2)作水平、垂直平面受力图;(3)作 ;作 ;(4)作合成 ;由第三强度理论M、T载荷性质相同:(5)作T图;M、T载荷性质不同时:将 修正成与 性质相同得应力(引入 )16、3 轴得强度计算16、3 轴得强度计算(16、3)(8)设计式(16、4)对于不变T:对于脉动循环得T:对于对称循环得T:式中 应力修正系数;(6)作当量 ;(7);16、3 轴得强度计算3、计算步骤(1)作空间受力简图(图a);(2)作垂直平面(V面)受力图,计算支反力(图b);(3)作(a)(b)(c)16、3 轴得强度计算(4)作水平平面(H面)受力图,计算支反力(图d)(5)作(d)(e)16、3 轴得强度计算(6)作合成弯曲图M(图f)逐点合成(7)作T图(图g)(8)作当量弯矩图 (图h)逐点合成(f)(g)(h)16、3 轴得强度计算(9)计算d作等强度轴(10)进一步结构化(尺寸细化,加工、配合得知)16、3、3 安全系数校核计算1、应用:(1)结构细化得重要轴(改善薄弱环节)(2)只限危险截面处2、算式(1)疲劳强度安全系数得校核计算(防疲劳破坏)确定危险截面16、3 轴得强度计算弯曲作用下得安全系数扭转作用下得安全系数(16、5)式中:16、3 轴得强度计算16、3 轴得强度计算(16、6)(2)静强度安全系数校核计算(防止尖峰载荷出现时轴塑性变形)16、3 轴得强度计算(16、7)16、3 轴得强度计算例题16、2见P31616、3 轴得强度计算16、3 轴得强度计算16、4 轴得刚度计算1、目得:防止弯曲、扭转变形过大而影响机器正常运转,这就是工程上布允许得例:2、计算刚度:指轴所载荷与受载后产生得弹性变形比值