機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、軸章節(jié)

1、第第12章章 軸軸 12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型12-2 軸的材料軸的材料12-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12-4 軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)12-5 軸的剛度設(shè)計(jì)軸的剛度設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)都是通過中間撓性件傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，適用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。與齒輪傳動(dòng)相比，它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)：潘存云12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件(如齒輪、帶輪、如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等鏈輪、凸輪等)和傳遞轉(zhuǎn)矩。和傳遞轉(zhuǎn)矩。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩。傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：按承受載荷分有： 分類

2、：分類：按軸的形狀分有：按軸的形狀分有：帶式運(yùn)帶式運(yùn)輸機(jī)輸機(jī)減速器減速器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩。傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：按承受載荷分有： 分類：分類：按軸的形狀分有：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸-只傳遞扭矩只傳遞扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)后橋后橋傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)：潘存云12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、

3、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有：按承受載荷分有： 分類：分類：按軸的形狀分有：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸-只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸-只承受彎矩只承受彎矩前輪輪轂前輪輪轂固定心軸固定心軸火車輪軸火車輪軸車廂重力車廂重力 前叉前叉自行車自行車前輪軸前輪軸支撐反力支撐反力轉(zhuǎn)動(dòng)心軸轉(zhuǎn)動(dòng)心軸12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有：按承受載荷分有： 分

4、類分類：按軸的形狀分有：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸-只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸-只承受彎矩只承受彎矩直軸直軸12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有：按承受載荷分有： 分類：分類：按軸的形狀分有：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸-只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸-只承受彎矩只承受彎矩直軸直軸曲軸曲軸設(shè)計(jì)：潘存云本章只研究直軸12-1 軸的功用和類型軸的功用和類型 功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、功用：

5、用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、 鏈輪、凸輪等。鏈輪、凸輪等。類類型型轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸-傳遞扭矩又承受彎矩傳遞扭矩又承受彎矩 按承受載荷分有：按承受載荷分有： 分類：分類：按軸的形狀分有：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸-只傳遞扭矩只傳遞扭矩心軸心軸-只承受彎矩只承受彎矩直軸直軸曲軸曲軸撓性鋼絲軸撓性鋼絲軸設(shè)計(jì)任務(wù)：選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)、確設(shè)計(jì)任務(wù)：選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度和剛度設(shè)計(jì)、確 定尺寸等定尺寸等種種類類碳素鋼：碳素鋼：3535、4545、5050、Q235Q235軸的毛坯軸的毛坯: :一般用圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵。圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵。12-2 軸的材料軸的

6、材料 合金鋼合金鋼: 20Cr: 20Cr、20CrMnTi20CrMnTi、40CrNi40CrNi、38CrMoAlA38CrMoAlA等等用途：碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較好的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較用途：碳素結(jié)構(gòu)鋼因具有較好的綜合力學(xué)性能，應(yīng)用較多，尤其是多，尤其是4545鋼應(yīng)用最廣鋼應(yīng)用最廣。合金鋼具有較高的力學(xué)性能，。合金鋼具有較高的力學(xué)性能，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。如用球墨鑄鐵制造曲軸和凸輪軸，具有成本低廉、吸振性較好、對(duì)應(yīng)力集中的敏感較低、強(qiáng)度較好等優(yōu)點(diǎn)。為了改善力學(xué)性能正火或調(diào)質(zhì)處理。正火或調(diào)質(zhì)處理。表表11-1 11-1 軸的常用材料及其主要力

7、學(xué)性能軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料及熱處理材料及熱處理毛坯直徑毛坯直徑mm硬度硬度HBSHBS強(qiáng)度極限強(qiáng)度極限b b 屈服極限屈服極限s s MPaMPa彎曲疲勞極限彎曲疲勞極限-1-1應(yīng)用說明應(yīng)用說明Q235Q235400400240240170170用于不重要或載荷不大的軸35 35 正火正火520520270270250250有較好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可用于一般曲軸、轉(zhuǎn)軸。100100149149187187設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)任務(wù)：使軸的各部分具有合理的設(shè)計(jì)任務(wù)：使軸的各部分具有合理的形狀形狀和和尺寸尺寸。12-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)要求： 1.軸應(yīng)便于制造，軸上零

8、件要易于裝拆；軸應(yīng)便于制造，軸上零件要易于裝拆；(制造安裝) 2.軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；(定位) 3.各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；(固定) 4.改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中和提高疲勞強(qiáng)度。改善應(yīng)力狀況，減小應(yīng)力集中和提高疲勞強(qiáng)度。軸端擋圈軸端擋圈 帶輪帶輪軸承蓋軸承蓋套筒套筒齒輪齒輪滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)：潘存云典型典型軸系軸系結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：潘存云裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。車螺紋的軸端應(yīng)有退刀槽。設(shè)計(jì)：潘存云 為便于軸上零件的裝

9、拆，一般軸都做成從軸端逐為便于軸上零件的裝拆，一般軸都做成從軸端逐漸向中間增大的階梯狀。漸向中間增大的階梯狀。零件的安裝次序一、制造安裝要求一、制造安裝要求倒角倒角取值見P243設(shè)計(jì)：潘存云零件的零件的軸向定位軸向定位由軸肩或套筒來實(shí)現(xiàn)。由軸肩或套筒來實(shí)現(xiàn)。二二、軸上零件的定位、軸上零件的定位 4、5間的軸肩使齒輪在軸上定位，1、2間的軸肩使帶輪定位，6、7間的軸肩使右端滾動(dòng)軸承定位。設(shè)計(jì)：潘存云軸肩軸肩-階梯軸上截面變化之處。階梯軸上截面變化之處。起軸向定位作用。 軸肩套筒套筒1212設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云軸向固定軸向固定由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈來實(shí)現(xiàn)。由軸肩、套筒、螺母或軸端擋圈來實(shí)

10、現(xiàn)。三、軸上零件的固定三、軸上零件的固定齒輪受軸向力時(shí)，向右是通過4、5間的軸肩，并由6、7間的軸肩頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上；向左則通過套筒頂在滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈上。帶輪的軸向固定是靠1、2間的軸肩和軸端當(dāng)圈。雙向固定雙向固定設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云無法采用套筒或套筒太長(zhǎng)時(shí)，可采用無法采用套筒或套筒太長(zhǎng)時(shí)，可采用雙圓螺母雙圓螺母加以固定。加以固定。軸肩的尺寸要求軸肩的尺寸要求: r C1 或或 r Rb1.4h(與滾動(dòng)軸承相配合處的與滾動(dòng)軸承相配合處的h和和b值值,見軸承標(biāo)準(zhǔn)見軸承標(biāo)準(zhǔn))DdrR軸端擋圈軸端擋圈雙圓螺母雙圓螺母DdC1rh(0.07d+3)(0.1d+5)mm裝

11、在軸端上的零件往往采用裝在軸端上的零件往往采用軸端擋圈軸端擋圈固定。固定。C1Ddr取值見P243DdrRhhb設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云軸向力較小時(shí)，可采彈性擋圈或緊定螺釘來實(shí)現(xiàn)。軸向力較小時(shí)，可采彈性擋圈或緊定螺釘來實(shí)現(xiàn)。周向固定周向固定大多采用鍵、花鍵、或過盈配合等聯(lián)接形大多采用鍵、花鍵、或過盈配合等聯(lián)接形式來實(shí)現(xiàn)。式來實(shí)現(xiàn)。為了加工方便，鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線上，且盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線鍵槽應(yīng)設(shè)計(jì)成同一加工直線四、軸的各段直徑和長(zhǎng)度的確定四、軸的各段直徑和長(zhǎng)度的確定 1）、凡要求配合的軸段）、凡要求配合的軸段,其直徑應(yīng)與傳動(dòng)零

12、件輪轂的其直徑應(yīng)與傳動(dòng)零件輪轂的內(nèi)孔直徑相等，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑內(nèi)孔直徑相等，并盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑;2）、安裝滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，）、安裝滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、密封圈等標(biāo)準(zhǔn)件的軸徑，應(yīng)符合各標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)徑系列的規(guī)定應(yīng)符合各標(biāo)準(zhǔn)件內(nèi)徑系列的規(guī)定;3）、套筒的內(nèi)徑，應(yīng)與相配的軸徑相同并采用過渡配合；）、套筒的內(nèi)徑，應(yīng)與相配的軸徑相同并采用過渡配合；1、軸段直徑軸段直徑的確定的確定 4）、有螺紋的軸段，直徑應(yīng)符合螺紋的標(biāo)準(zhǔn)直徑。）、有螺紋的軸段，直徑應(yīng)符合螺紋的標(biāo)準(zhǔn)直徑。2、軸段長(zhǎng)度軸段長(zhǎng)度的確定的確定 軸的各個(gè)軸段長(zhǎng)度主要是根據(jù)軸上零件的軸向尺寸、軸的各個(gè)軸段長(zhǎng)度主要是根據(jù)軸上零件的軸向

13、尺寸、軸承的結(jié)構(gòu)、箱體上的有關(guān)尺寸、裝配零件時(shí)所需的軸承的結(jié)構(gòu)、箱體上的有關(guān)尺寸、裝配零件時(shí)所需的裝配間距等要求來確定。裝配間距等要求來確定。設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云TTTTTQ方案方案b 五、改善軸的受力狀況，減小應(yīng)力集中五、改善軸的受力狀況，減小應(yīng)力集中 圖示為起重機(jī)卷筒兩種布置方案。A圖中大齒輪和卷筒聯(lián)成一體，轉(zhuǎn)距經(jīng)大齒輪直接傳遞給卷筒，故卷筒軸只受彎矩而不傳遞扭矩。圖b中軸同時(shí)受彎矩和扭矩作用。故載荷相同時(shí)，圖a結(jié)構(gòu)軸的直徑要小。輸出輸出輸出輸出 輸入輸入Tmax= T1+T2Tmax = T11.改善受力狀況改善受力狀況當(dāng)軸上有兩處動(dòng)力輸出時(shí)，為了減小軸上的載荷，應(yīng)將輸入

14、輪布置在中間。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理合理不合理不合理 TTQ方案方案 a輸出輸出輸出輸出輸入輸入FtFt設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云Rdd/430 2.減小應(yīng)力集中減小應(yīng)力集中合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。合金鋼對(duì)應(yīng)力集中比較敏感，應(yīng)加以注意。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的位置。應(yīng)力集中出現(xiàn)在截面突然發(fā)生變化的位置。措施：措施：1. 用圓角過渡；用圓角過渡；2. 盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽;3. 重要結(jié)構(gòu)可增加卸載槽重要結(jié)構(gòu)可增加卸載槽B、過渡肩環(huán)、凹切圓角、過渡肩環(huán)、凹切圓角、 增大圓角半徑。也可以減小過盈

15、配合處的局部應(yīng)力增大圓角半徑。也可以減小過盈配合處的局部應(yīng)力。過渡肩環(huán)過渡肩環(huán)r凹切圓角凹切圓角B卸載槽卸載槽 也可以在輪轂上增加卸載槽B位置d/41、軸與軸承蓋直接接觸，應(yīng)留有間隙2、套筒過厚,應(yīng)低于軸承內(nèi)圈3、軸的長(zhǎng)度應(yīng)略短于軸上零件寬度2-3mm4、半聯(lián)軸器無軸向定位，應(yīng)設(shè)置階梯5、半聯(lián)軸器無周向固定，應(yīng)設(shè)置鍵聯(lián)接6、彈性擋圈無用，應(yīng)拆去7、軸承蓋端部應(yīng)抵住軸承外圈8、半聯(lián)軸器右端應(yīng)為通孔9、應(yīng)設(shè)置工藝凸臺(tái)，以減少加工量 10、軸肩過高，軸承無法拆卸 11、鍵過長(zhǎng) 12、應(yīng)設(shè)置墊片 13、應(yīng)設(shè)置擋油環(huán) 14、應(yīng)設(shè)置密封裝置1.軸承端蓋應(yīng)減少加工面；2.軸承座端面應(yīng)設(shè)工藝凸臺(tái)，減少加工面；

16、3.軸承內(nèi)圈右側(cè)無軸向定位；4.齒輪與軸間無鍵聯(lián)接；5.彈性擋圈無用，去掉；6.軸承蓋與外伸軸間應(yīng)留有間隙；7.軸承蓋與端面間無墊圈；8.鍵去掉；9.精加工面過長(zhǎng)，最好設(shè)置成階梯軸段10.套筒過厚,軸承無法拆卸12-4 軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì) 一、一、 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法，常用方法有兩種。對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條件為：對(duì)于只傳遞扭轉(zhuǎn)的圓截面軸，強(qiáng)度條件為：設(shè)計(jì)公式為：設(shè)計(jì)公式為：mmnPA30MPandP362 .01055.9TWT3362 . 01055. 9nPd對(duì)于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的軸，可按上式初步估算軸的直徑

17、。對(duì)于既傳遞扭轉(zhuǎn)又傳遞彎矩的軸，可按上式初步估算軸的直徑。計(jì)算結(jié)果為：最小直徑！計(jì)算結(jié)果為：最小直徑！解釋各符號(hào)的意義及單位軸的材料軸的材料 A3,20 35 45 40Cr, 35SiMn(N/mm ) 1220 2030 3040 4052A0 160135 135118 118107 10792表表11-3 常用材料的常用材料的值和值和A0值值注注: 當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)當(dāng)作用在軸上的彎矩比傳遞的轉(zhuǎn)矩小或只傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí), A0取較小值取較小值; 否則取較大值否則取較大值應(yīng)圓整為：標(biāo)準(zhǔn)直徑！應(yīng)圓整為：標(biāo)準(zhǔn)直徑！0A設(shè)計(jì)：潘存云設(shè)計(jì)：潘存云減速器中齒輪軸的受力為典型的

18、彎扭合成。在完成單級(jí)減速器草圖設(shè)計(jì)后，外載荷與支撐反力的位置即可確定，從而可進(jìn)行受力分析。因因b和和的循環(huán)特性不同，的循環(huán)特性不同，折合后得：折合后得：1 . 0132bdM12bMW二、二、 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于一般鋼制軸，可用第三強(qiáng)度理論（最大切應(yīng)力理論）求出危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力。強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為：422bbcbl1l221TMW2224WTWMcbWMccb彎曲應(yīng)力：彎曲應(yīng)力：扭切應(yīng)力：扭切應(yīng)力：WMbTWT32/3dM31 . 0 dMWT2代入得：代入得：W-抗彎截面系數(shù)；抗彎截面系數(shù)；WT -抗扭截面系數(shù)；抗扭截面系數(shù)；3221 . 0)(dTM-修正系數(shù)修

19、正系數(shù)Mc-當(dāng)量彎矩當(dāng)量彎矩材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65 800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 500 120 70 40 400 100 5 0 30表表12-6 軸的許用彎曲應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力 碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼鑄鋼鑄鋼修正系數(shù)取值：修正系數(shù)取值：= 0.3 -轉(zhuǎn)矩不變；轉(zhuǎn)矩不變； 0.6 -脈動(dòng)變化；脈動(dòng)變化；1 -頻繁正反轉(zhuǎn)。頻繁正反轉(zhuǎn)。靜應(yīng)力狀態(tài)下的靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力mmMdbcb3

20、1 1.0設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：折合系數(shù)取值：折合系數(shù)取值：= 0.3 -轉(zhuǎn)矩不變；轉(zhuǎn)矩不變； 0.6 -脈動(dòng)變化；脈動(dòng)變化；1 -頻繁正反轉(zhuǎn)。頻繁正反轉(zhuǎn)。mmMdbe311.0設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65 800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 500 120 70 40 400 100 5 0 30表表12-6 軸的許用彎曲應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力 碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼鑄鋼鑄鋼脈動(dòng)循環(huán)狀態(tài)下的脈動(dòng)循環(huán)

21、狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力折合系數(shù)取值：折合系數(shù)取值：= 0.3 -轉(zhuǎn)矩不變；轉(zhuǎn)矩不變； 0.6 -脈動(dòng)變化；脈動(dòng)變化；1 -頻繁正反轉(zhuǎn)。頻繁正反轉(zhuǎn)。mmMdbe311.0設(shè)計(jì)公式：設(shè)計(jì)公式：材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65 800 270 130 75 900 300 140 80 1000 330 150 90 500 120 70 40 400 100 5 0 30表表12-6 軸的許用彎曲應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力 碳素鋼碳素鋼合金鋼合金鋼鑄鋼鑄鋼對(duì)稱循環(huán)狀態(tài)下的對(duì)稱循

22、環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力許用彎曲應(yīng)力設(shè)計(jì)：潘存云N212319321462860對(duì)2點(diǎn)取矩NFv42872123641011932146286021936410舉例：計(jì)算某減速器輸出軸危舉例：計(jì)算某減速器輸出軸危險(xiǎn)截面的直徑。已知作用在齒險(xiǎn)截面的直徑。已知作用在齒輪上的圓周力輪上的圓周力Ft=17400N, 徑向徑向力，力， Fr=6140N, 軸向力軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑齒輪分度圓直徑d2=146 mm,作用在軸右端帶作用在軸右端帶輪上外力輪上外力F=4500N（方向未（方向未定）定）, L=193 mm, K=206 mmL/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12解

23、：解：1) 求垂直面的支反力和軸向力求垂直面的支反力和軸向力LdFLFFarv2221vrvFFF12=FaaAFF d2aadP231設(shè)計(jì)：潘存云N930348034500MavMavFtF1HF2HMaHF1FF2F2) 求水平面的支反力求水平面的支反力L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231NLKFFF48031932064500187002/21tHHFFFF3) 求求F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力FFFFF124) 繪制垂直面的彎矩圖繪制垂直面的彎矩圖2/193. 04287 aVM 2/2LFMVaVmN 4142/193. 02123a

24、VM2/1LFMVaVmN 2055) 繪制水平面的彎矩圖繪制水平面的彎矩圖2/193. 08700 aVM 2/1LFMHaHmN 840設(shè)計(jì)：潘存云MaMavMavFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F6) 求求F力產(chǎn)生的彎矩圖力產(chǎn)生的彎矩圖L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231F7) 繪制合成彎矩圖繪制合成彎矩圖考慮F可能與H、V內(nèi)合力共面2284041446322aHaVaFaMMMMmN 1400206. 04500aVMKFMF2mN 927a-a 截面截面F力產(chǎn)生的彎矩為：力產(chǎn)生的彎矩為：2/193. 04803 aVM 2/1LFMFaF

25、mN 463MaF2284020546322)(aHaVaFaMMMMmN 1328Ma設(shè)計(jì)：潘存云MaMavMavFtF1HF2HMaHF1FF2FM2F8) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩L/2LKFtFrFaFFAFaFrF1vF2v12=Fad2aadP231F9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩MaF22)( TMMCM2Ma2/146. 0174002T2/2dFTtmN 1270T扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，扭切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取修正系數(shù)取修正系數(shù): =0.6 22)12706.0(1400TMCmN 1600mNMMF92722求考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將求考慮到鍵槽對(duì)

26、軸的削弱，將d值增大值增大4%，故得：，故得：mmd6710)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑 33601 .010160031 1.0bCMdmN 4.64選選45鋼，調(diào)質(zhì)，鋼，調(diào)質(zhì)，b =650 MPa, -1b =60 MPa 符合直徑系列。符合直徑系列。按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟：1. 將外載荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撐反將外載荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撐反力力FV和水平面支撐反力和水平面支撐反力FH ;2. 作垂直彎矩作垂直彎矩MV圖和水平彎矩圖和水平彎矩MH圖圖 ;3. 作合成彎矩作合成彎矩M圖；圖；4. 作轉(zhuǎn)矩作轉(zhuǎn)矩T圖；圖；5. 彎扭合成，作當(dāng)量彎矩彎扭合成，作當(dāng)量彎矩Mc圖；圖；6. 計(jì)算危險(xiǎn)截面軸徑計(jì)算危險(xiǎn)截面軸徑:22)( TMMc22VHMMMmmMdbc31 1 . 01. 若危險(xiǎn)截面上有鍵槽，則應(yīng)加大若危險(xiǎn)截面上有鍵槽，則應(yīng)加大4%2. 若計(jì)算結(jié)果大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估計(jì)的軸徑，則強(qiáng)度若計(jì)算結(jié)果大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估計(jì)的軸徑，則強(qiáng)度不夠，應(yīng)修改設(shè)計(jì)；不夠，應(yīng)修改設(shè)計(jì)；3. 若計(jì)算結(jié)果小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估計(jì)的軸徑，且相差若計(jì)算結(jié)果小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估計(jì)的軸徑，且相差 不大，一般以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為