第15章軸§15-1概述§15-2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)§15-3軸的計(jì)算帶傳動(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合。與齒輪傳動(dòng)相比，它們具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)?！?5-4軸的設(shè)計(jì)實(shí)例濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制帶式運(yùn)輸機(jī)減速器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸§15-1概述功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：一、軸的用途及分類濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩。按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)后橋傳動(dòng)軸一、軸的用途及分類§15-1概述濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云教授研制潘存云教授研制功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩前輪輪轂固定心軸火車輪軸車廂重力前叉自行車前輪軸支撐反力轉(zhuǎn)動(dòng)心軸一、軸的用途及分類§15-1概述濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸一、軸的用途及分類§15-1概述光軸階梯軸按軸的形狀分有：一般情況下，直軸做成實(shí)心軸，需要減重時(shí)做成空心軸潘存云教授研制濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸一、軸的用途及分類§15-1概述光軸階梯軸曲軸潘存云教授研制潘存云教授研制濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授本章只研究直軸功用：用來支撐旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，如齒輪、帶輪、鏈輪、凸輪等。類型轉(zhuǎn)軸---傳遞扭矩又承受彎矩按承受載荷分有：分類：按軸的形狀分有：傳動(dòng)軸---只傳遞扭矩心軸---只承受彎矩直軸一、軸的用途及分類§15-1概述光軸階梯軸曲軸撓性鋼絲軸潘存云教授研制濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授設(shè)計(jì)任務(wù)：選材、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工作能力計(jì)算。二、軸設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。工作能力計(jì)算：軸的承載能力驗(yàn)算指的是軸的強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性等方面的驗(yàn)算。軸的設(shè)計(jì)過程：N選擇材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的承載能力驗(yàn)算驗(yàn)算合格?結(jié)束Y濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授種類碳素鋼：35、45、50、Q235軸的毛坯:一般用圓鋼或鍛件，有時(shí)也用鑄鋼或球墨鑄鐵。三、軸的材料合金鋼:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA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)用較多，尤其是45鋼應(yīng)用最廣。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。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。表15-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料及熱處理毛坯直徑mm硬度HBS強(qiáng)度極限σb

屈服極限σs

MPa彎曲疲勞極限σ-1應(yīng)用說明Q235440240200用于不重要或載荷不大的軸35正火520270250有較好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，可用于一般曲軸、轉(zhuǎn)軸。≤100149~187……濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授表15-1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號熱處理毛坯直徑硬度mmHBS抗拉強(qiáng)度極限σb屈服強(qiáng)度極限σs彎曲疲勞極限σ-1剪切疲勞極限σ-1許用彎曲應(yīng)力[σ-1]備注應(yīng)用最為廣泛用于不太重要及受載荷不大的軸用于載荷較大，而無大的沖擊的重要軸用于很重要的軸用于重要軸，性能近于40CrNi用于要求高耐磨性，高強(qiáng)度且熱處理變形很小的軸用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸用于腐蝕條件下的軸用于高、低溫及腐蝕條件下的軸用于制造復(fù)雜外形的軸≤100400~420225>100~250375~39021517010540≤100170~217590295255140>100~300162~217570285245135>100~300685490335185241~286>100~300240~270785570370210>100~300217~269685540345195>100~160241~277785590375220>60~100277~302835685410270≤200217~255640355275155≤100735540355200≤100270~300900735430260≤100229~286735590365210≤60293~321930785440280淬火≤6056~626403903051605560707570756075≤100≥241835635395230≤100530190115>100~200490180110190~270600370215185245~33580048029025045195≤192滲碳滲碳回火HRC調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)正火熱軋或鍛后空冷Q235A4540Cr40CrNi38SiMnMo38CrMoAlAMPa20Cr3Cr131Cr18NiTiQT600-3QT800-2調(diào)質(zhì)淬火濟(jì)南大學(xué)專用作者：潘存云教授潘存云云教授授研制制設(shè)計(jì)任任務(wù)：：使軸的的各部部分具具有合合理的的形狀狀和尺尺寸。?！?5-2軸軸的結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要要求：：1.軸應(yīng)便便于制制造，，軸上上零件件要易易于裝裝拆；；(制造安安裝)2.軸和軸軸上零零件要要有準(zhǔn)準(zhǔn)確的的工作作位置置；(定位)3.各零件件要牢牢固而而可靠靠地相相對固固定；；(固定)4.改善應(yīng)應(yīng)力狀狀況，，減小小應(yīng)力力集中中。軸端擋圈帶輪軸承蓋套筒齒輪滾動(dòng)軸承典型軸系結(jié)構(gòu)濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制一、擬擬定軸軸上零零件的的裝配配方案案裝配方方案：：確定軸軸上零零件的的裝配配方向向、順順序、、和相相互關(guān)系。。潘存云教授研制濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制潘存云教授研制軸上零零件的的裝配配方案案不同同，則則軸的的結(jié)構(gòu)構(gòu)形狀狀也不不相同同。設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)可擬擬定幾幾種裝裝配方方案，，進(jìn)行行分析析與選選擇。。圖示減減速器器輸出出軸就就有兩兩種裝裝配方方案。。saBcLa圓錐圓圓柱齒齒輪二二級減減速器器濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授方案二二需要要一個(gè)個(gè)用于于軸向向定位位的長長套筒筒，多多了一一個(gè)零零件，，加工工工藝藝復(fù)雜雜，且且質(zhì)量量較大大，故故不如如方案案一合合理。。方案一方案二濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制二、軸軸上零零件的的定位位4、5間的的軸肩肩使齒齒輪在在軸上上定位位，1、2間的的軸肩肩使帶帶輪定定位，，6、、7間間的軸軸肩使使右端端滾動(dòng)動(dòng)軸承承定位位。軸肩----階梯軸軸上截截面變變化之之處。。起軸向向定位位作用用。軸肩套筒定位方方法：：軸肩、、套筒筒、圓圓螺母母、擋擋圈、、軸承承端蓋蓋。濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制軸向固固定由軸肩肩、套套筒、、螺母母或軸軸端擋擋圈來來實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。齒輪受受軸向向力時(shí)時(shí)，向向右是是通過過4、、5間間的軸軸肩，，并由由6、、7間間的軸軸肩頂頂在滾滾動(dòng)軸軸承的的內(nèi)圈圈上；；向左左則通通過套套筒頂頂在滾滾動(dòng)軸軸承的的內(nèi)圈圈上。。帶輪輪的軸軸向固固定是是靠1、2間的的軸肩肩和軸軸端當(dāng)當(dāng)圈。。雙向固固定濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制無法采采用套套筒或或套筒筒太長長時(shí)，，可采采用雙圓螺螺母加以固固定。。軸肩的的尺寸寸要求求:r<C1或r<Rb≈1.4h(與滾動(dòng)動(dòng)軸承承相配配合處處的h和b值,見軸軸承標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))DdrR軸端擋擋圈雙圓螺母DdC1rh≈(0.07d+3)~(0.1d+5)mm裝在軸軸端上上的零零件往往往采采用軸端擋擋圈圓圓錐面面定位。。hhC1DdrDdrRb濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制軸向力力較小小時(shí)，，可采彈彈性擋擋圈或或緊定定螺釘釘來實(shí)實(shí)現(xiàn)。。周向固固定大多采采用鍵鍵、花花鍵、、過盈盈配合合或型型面聯(lián)聯(lián)接等等形式式來實(shí)實(shí)現(xiàn)。。為了加加工方方便，，鍵槽槽應(yīng)設(shè)設(shè)計(jì)成成同一一加工工直線線上，，且緊緊可能能采用用同一一規(guī)格格的鍵鍵槽截截面尺尺寸。。鍵槽應(yīng)應(yīng)設(shè)計(jì)計(jì)成同同一加加工直直線濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授三、各各軸段段直徑徑和長長度的的確定定確定軸軸段直直徑大大小的的基本本原則則：最小軸軸徑dmin的確定定:軸段直直徑大大小取取決于于作用用在軸軸上的的載荷荷大小??；1.按軸所所受的的扭矩矩估算算軸徑徑，作作為軸軸的最最小軸軸徑dmin。4.有配合合要求求的零零件要要便于于裝拆拆。3.安裝標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件件的軸軸徑，，應(yīng)滿滿足裝裝配尺尺寸要要求。。2.有配合合要求求的軸軸段，，應(yīng)盡盡量采采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)直直徑。。T—扭矩，，[τT]—許用用應(yīng)力力，WT—抗扭扭截面面系數(shù)數(shù)，P—功率，n—轉(zhuǎn)速，d—計(jì)算算直徑徑，A0—材料系數(shù)數(shù)。濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授標(biāo)準(zhǔn)直直徑應(yīng)應(yīng)按優(yōu)先數(shù)數(shù)系選選?。海篟51.001.602.504.006.3010.00R101.001.251.602.002.503.154.005.006.308.0010.001.001.121.251.401.601.802.002.242.502.803.153.554.004.505.005.606.307.108.009.0010.001.001.061.121.181.251.321.401.501.601.701.801.902.002.122.242.362.502.652.803.003.153.353.553.754.004.254.504.755.005.305.606.006.306.707.107.508.008.509.009.5010.00R40R20優(yōu)先數(shù)數(shù)----表表中任任意一一個(gè)數(shù)數(shù)值。。大于10的的優(yōu)先先數(shù)，，可將將表數(shù)數(shù)值分分別乘乘以10、、100、、1000。。Q275,3540Cr,35SiMn1Cr18Ni9Ti38SiMnMo,3Cr13[τT](N/mm)15~2520~3525~4535~55A0

149~126135~112126~103112~97表15-2常用材料的[τT]值和A0值軸的材料Q235-A3,2045濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授常用的的與軸軸相配配的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)件件有滾滾動(dòng)軸軸承、、聯(lián)軸軸器等等。配配合合軸段段的直直徑應(yīng)應(yīng)由由標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)件和和配合合性質(zhì)質(zhì)確定定。1)裝裝配配軸承承與滾動(dòng)動(dòng)軸承承配合合段軸軸徑一一般為為5的的倍數(shù)數(shù)；(φ20~385mm)與滑動(dòng)動(dòng)軸承承配合合段軸軸徑應(yīng)應(yīng)采用用標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)直徑徑系列列軸套套：…32、、35、38、、40、45、、48、50、、55、60、、65、70……..2)裝裝配配聯(lián)軸軸器配合段段直徑徑應(yīng)符符合聯(lián)聯(lián)軸器器的尺尺寸系系列：：聯(lián)軸器的孔徑與長度系列孔徑d3032353840424548505565606365…長系列82112142短系列6084107長度L濟(jì)南大大學(xué)專專用作作者者：潘潘存存云教教授潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制潘存云云教授授研制制便于零零件的的裝配配，減減少配配合表表面的的擦傷傷的措措施：：H7/r6H7/D11H7/r6為了便便于軸軸上零零件的的拆卸卸，軸軸肩高高度不不能過過大。。2)配合合段段前前端端制制成成錐錐度度；；3)配合合段段前前后后采采用用不不同同的的尺尺寸寸公公差差。。1)在配配合合段段軸軸段段前前應(yīng)應(yīng)采采用用較較小小的的直直徑徑；；結(jié)構(gòu)不合理！濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制潘存存云云教教授授研研制制Q方案b四、、提提高高軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度的的常常用用措措施施圖示示為為起起重重機(jī)機(jī)卷卷筒筒兩兩種種布布置置方方案案。。A圖圖中中大大齒齒輪輪和和卷卷筒筒聯(lián)聯(lián)成成一一體體，，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距距經(jīng)經(jīng)大大齒齒輪輪直直接接傳傳遞遞給給卷卷筒筒，，故故卷卷筒筒軸軸只只受受彎彎矩矩而而不不傳傳遞遞扭扭矩矩。。圖圖b中中軸軸同同時(shí)時(shí)受受彎彎矩矩和和扭扭矩矩作作用用。。故故載載荷荷相相同同時(shí)時(shí)，，圖圖a結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)軸軸的的直直徑徑要要小小。。輸出輸出輸入輸出輸出輸入Tmax=T1+T2Tmax=T11.改改進(jìn)進(jìn)軸軸上上零零件件的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)當(dāng)軸軸上上有有兩兩處處動(dòng)動(dòng)力力輸輸出出時(shí)時(shí)，，為為了了減減小小軸軸上上的的載載荷荷，，應(yīng)應(yīng)將將輸輸入入輪輪布布置置在在中中間間。。T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理理不合合理理T2.合合理理布布置置軸軸上上零零件件Q方案a軸徑徑大大軸徑徑小小濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制3.改改進(jìn)進(jìn)軸軸的的局局部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)可可減減小小應(yīng)應(yīng)力力集集中中的的影影響響合金金鋼鋼對對應(yīng)應(yīng)力力集集中中比比較較敏敏感感，，應(yīng)應(yīng)加加以以注注意意。。應(yīng)力力集集中中出出現(xiàn)現(xiàn)在在截截面面突突然然發(fā)發(fā)生生變變化化或或過過盈盈配配合合邊邊緣緣處處。。應(yīng)力集中處

措施施：：1)用圓圓角角過過渡渡；；2)盡量量避避免免在在軸軸上上開開橫橫孔孔、、切切口口或或凹凹槽槽;R3)重要要結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)可可增增加加卸卸載載槽槽、、過過渡渡肩肩環(huán)環(huán)、、凹切切圓圓角角、、增增大大圓圓角角半半徑徑。。也也可可以以減減小過過盈盈配配合合處處的的局局部部應(yīng)應(yīng)力力。濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制潘存存云云教教授授研研制制潘存存云云教教授授研研制制潘存存云云教教授授研研制制潘存存云云教教授授研研制制軸上開卸載槽應(yīng)力集中系數(shù)可減少40%軸上上開開卸卸載載槽槽應(yīng)力力集集中中系系數(shù)數(shù)可可減減少少15~25%增大軸的直徑應(yīng)力集中系數(shù)可減少30~40%d1.05d3））采取取增增加加卸卸載載槽槽、、增增大大軸軸徑徑、、過過渡渡肩肩環(huán)環(huán)、、凹凹切切圓圓角角、、等也也可可以以減減小小過過盈盈配配合合處處的的局局部部應(yīng)應(yīng)力力。30?r凹切圓角過渡肩環(huán)1.06~1.06dd濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授4.改改善善軸軸的的表表面面質(zhì)質(zhì)量量可可提提高高軸軸的的疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度1））表面面愈愈粗粗糙糙疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度愈愈低低；；提高高表表面面粗粗糙糙度度；；軸的的表表面面粗粗糙糙度度和和強(qiáng)強(qiáng)化化處處理理方方法法會(huì)會(huì)對對軸軸的的疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度產(chǎn)產(chǎn)生生影影響響2））表面面強(qiáng)強(qiáng)化化處處理理的的方方法法有有：：▲表面高頻淬淬火；▲表面滲碳、、氰化、氮氮化等化學(xué)學(xué)處理；▲碾壓、噴丸丸等強(qiáng)化處處理。通過碾壓、、噴丸等強(qiáng)強(qiáng)化處理時(shí)時(shí)可使軸的的表面產(chǎn)生生預(yù)壓應(yīng)力力，從而提提高軸的疲疲勞能力。。濟(jì)南大學(xué)專專用作作者：潘潘存云教教授潘存云教授授研制潘存云教授授研制④為便于軸上上零件的裝裝拆，一般般軸都做成成從軸端逐逐漸向中間間增大的階梯狀。在滿足使用用要求的前前提下，軸軸的結(jié)構(gòu)越越簡單，工工藝性越好好。零件的安裝裝次序五、軸的結(jié)結(jié)構(gòu)工藝性性裝零件的軸軸端應(yīng)有倒倒角，需要要磨削的軸軸端有砂輪輪越程槽，，車螺紋的的軸端應(yīng)有有退刀槽。。②③⑥⑦①⑤①倒角退刀槽濟(jì)南大學(xué)專專用作作者：潘潘存云教教授§15-3軸軸的計(jì)計(jì)算一、按按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)據(jù)軸的承載載情況，采采用相應(yīng)的的計(jì)算方法法，常用方方法有兩種種。對于只傳遞遞扭轉(zhuǎn)的圓圓截面軸，，強(qiáng)度條件件為：設(shè)計(jì)公式為為：計(jì)算結(jié)果為為：最小直徑??！解釋各符號號的意義及及單位考慮鍵槽對對軸有削弱弱，可按以以下方式修修正軸徑：：軸徑徑d≤≤100mmd增增大大5%～～7%d增增大大10%～～15%軸徑d＞100mm

d增大3%d增大7%有一個(gè)鍵槽有兩個(gè)鍵槽濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授注:當(dāng)作作用用在在軸軸上上的的彎彎矩矩比比傳傳遞遞的的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩小小或或只只傳傳遞遞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩、、載載荷荷較較平平穩(wěn)穩(wěn)、、無無軸軸向向載載荷荷或或只只有有較較小小的的軸軸向向載載荷荷、、減減速速器器的的低低速速軸軸、、軸軸只只作作單單向向旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),[ττT]取取較較大大值值，，A0取較較小小值值;否否則則[ττT]取取較較小小值值，，A0取較較大大值值。。軸的的材材料料Q235-A3,20Q275,354540Cr,35SiMn1Cr18Ni9Ti38SiMnMo,3Cr13[ττT](N/mm)15~2520~3525~4535~55A0149~126135~112126~103112~97表15-2常常用用材材料料的的[ττT]值值和和A0值濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制L1L2L3ABCD減速速器器中中齒齒輪輪軸軸的的受受力力為為典典型型的的彎彎扭扭合合成成。。在完完成成單單級級減減速速器器草草圖圖設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)后后，，外外載載荷荷與與支支撐撐反反力力的的位位置置即即可可確確定定，，從從而而可可進(jìn)進(jìn)行行受受力力分分析析。。二、、按按彎彎扭扭合合成成強(qiáng)強(qiáng)度度計(jì)計(jì)算算1)軸軸的的彎彎矩矩和和扭扭矩矩分分析析一般般轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸強(qiáng)強(qiáng)度度用用這這種種方方法法計(jì)計(jì)算算，，其其步步驟驟如如下下：：濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制ABCDFNH2FNH2FrFaFtF’NV1FNV2FNV1FNH2FNH2FNV2FNV1Fr水平平面面受受力力及及彎彎矩矩圖圖→鉛垂垂面面受受力力及及彎彎矩矩圖圖→水平平鉛鉛垂垂彎彎矩矩合合成成圖圖→扭矩矩圖圖→ωTF’NV1FaMa=Far二、、按按彎彎扭扭合合成成強(qiáng)強(qiáng)度度計(jì)計(jì)算算1)軸軸的的彎彎矩矩和和扭扭矩矩分分析析一般般轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸強(qiáng)強(qiáng)度度用用這這種種方方法法計(jì)計(jì)算算，，其其步步驟驟如如下下：：L1L2L3MHMHMV1MV2M1M2T濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授對于于一一般般鋼鋼制制軸軸，，可可用用第第三三強(qiáng)強(qiáng)度度理理論論（（最最大大切切應(yīng)應(yīng)力力理理論論））求求出出危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面的的當(dāng)當(dāng)量量應(yīng)應(yīng)力力。。彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力：：扭切切應(yīng)應(yīng)力力：：W------抗抗彎彎截截面面系系數(shù)數(shù)；；WT----抗抗扭扭截截面面系系數(shù)數(shù)；；2)軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度校校核核按第第三三強(qiáng)強(qiáng)度度理理論論得得出出的的軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件為為：：濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授注：近似計(jì)算時(shí)，單、雙鍵槽一般可忽略，花鍵軸截面可視為直徑等于平均直徑的圓截面。軸的抗彎和抗扭截面系數(shù)截面WWT

截面WWT

bd1d1dbtDdbtddd濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授因σb和τ的循循環(huán)環(huán)特特性性不不同同，，折合合后后得得：：對于于一一般般鋼鋼制制軸軸，，可可用用第第三三強(qiáng)強(qiáng)度度理理論論（（最最大大切切應(yīng)應(yīng)力力理理論論））求求出出危危險(xiǎn)險(xiǎn)截截面面的的當(dāng)當(dāng)量量應(yīng)應(yīng)力力。。彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力：：扭切切應(yīng)應(yīng)力力：：代入入得得：：W------抗抗彎彎截截面面系系數(shù)數(shù)；；WT----抗抗扭扭截截面面系系數(shù)數(shù)；；2)軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度校校核核按第第三三強(qiáng)強(qiáng)度度理理論論得得出出的的軸軸的的強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件為為：：濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表15-3軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼折合合系系數(shù)數(shù)取取值值：：α=0.3----轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩不不變變；；0.6----脈脈動(dòng)動(dòng)變變化化；；1----頻頻繁繁正正反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。靜應(yīng)應(yīng)力力狀狀態(tài)態(tài)下下的的許許用用彎彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力設(shè)計(jì)計(jì)公公式式：：濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制折合合系系數(shù)數(shù)取取值值：：α=0.3----轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩不不變變；；0.6----脈脈動(dòng)動(dòng)變變化化；；1----頻頻繁繁正正反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。設(shè)計(jì)計(jì)公公式式：：材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表15-3軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼脈動(dòng)動(dòng)循循環(huán)環(huán)狀狀態(tài)態(tài)下下的的許許用用彎彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授潘存存云云教教授授研研制制折合合系系數(shù)數(shù)取取值值：：α=0.3----轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩矩不不變變；；0.6----脈脈動(dòng)動(dòng)變變化化；；1----頻頻繁繁正正反反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。。設(shè)計(jì)計(jì)公公式式：：材料σb[σ+1b][σ0b][σ-1b]40013070405001707545600200955570023011065800270130759003001408010003301509050012070404001005030表15-3軸的許用彎曲應(yīng)力碳素鋼合金鋼鑄鋼對稱稱循循環(huán)環(huán)狀狀態(tài)態(tài)下下的的許許用用彎彎曲曲應(yīng)應(yīng)力力濟(jì)南南大大學(xué)學(xué)專專用用作作者者：：潘潘存存云云教教授授3））按按疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件進(jìn)進(jìn)行行校校核核在已已知知軸軸的的外外形形、、尺尺寸寸及及載載荷荷的的情情況況下下，，可可對對軸軸的的疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度進(jìn)進(jìn)行行校校核核，，軸軸的的疲疲勞勞強(qiáng)強(qiáng)度度條條件件為為：：計(jì)算算安安全全系系數(shù)數(shù)小小于于許許用用值值同時(shí)時(shí)承承受受彎彎矩矩和和扭扭矩矩的的軸軸：：僅承承受受彎彎矩矩時(shí)時(shí)：：僅承承受受扭扭矩矩時(shí)時(shí)：：計(jì)算算安安全全系系數(shù)數(shù)的的選選取?。海篠=1.3~1.5----材材料料均均勻勻，，載載荷荷與與應(yīng)應(yīng)力力計(jì)計(jì)算算準(zhǔn)準(zhǔn)確確；；S=1.5~1.8----材材料料不不夠夠均均勻勻，，載載荷荷與與應(yīng)應(yīng)力力計(jì)計(jì)算算欠欠準(zhǔn)準(zhǔn)確確；；S=1.8~2.5----材材料均勻性性計(jì)算準(zhǔn)確確性均較低低，或軸的直徑徑d>200mm。濟(jì)南大學(xué)專專用作作者：潘潘存云教教授4）按靜強(qiáng)度度條件進(jìn)行行校核對于瞬時(shí)過過載很大，，或應(yīng)力循循環(huán)的不對對稱性較為為嚴(yán)重的軸軸，應(yīng)當(dāng)進(jìn)進(jìn)行靜強(qiáng)度度條件校核核。軸的靜靜強(qiáng)度條件件為：SS=1.2~1.4----高高塑性材料料的鋼軸(σS/σB≤0.6)；SS=1.4~1.8----中中等塑性材材料的鋼軸軸(σS/σB=0.6~0.8)；SS=1.8~2.0----低低塑性材料料的鋼軸；；SS=2.0~2.3----鑄鑄造軸;SS----按屈服強(qiáng)度度設(shè)計(jì)的安安全系數(shù)；；SSca----危險(xiǎn)截面靜靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)的安全系系數(shù)；其中：SSσ----同時(shí)考慮彎彎矩和軸向向力時(shí)的安安全系數(shù)；；濟(jì)南大學(xué)專專用作作者：潘潘存云教教授SSτ----只考慮扭矩矩時(shí)的安全全系數(shù)：Mmax----軸的危險(xiǎn)截截面上所受受的最大彎彎矩；Tmax----軸的危險(xiǎn)截截面上所受受的最大扭扭矩,N.mm；；Famx----軸的危險(xiǎn)截截面上所受受的最大軸軸向力,N；A----軸的危險(xiǎn)截截面的面積積，mm2；W----軸的危險(xiǎn)截截面的抗彎彎截面系數(shù)數(shù)，mm3；Wτ----軸的危險(xiǎn)截截面的抗扭扭截面系數(shù)數(shù)，mm3。σs----材材料的抗彎屈服服極限；τs----材材料的抗扭屈服服極限；濟(jì)南大學(xué)專專用作作者：潘潘存云教教授潘存云教授授研制潘存云教授授研制lFF’F”θ1θ2彎矩彎曲變形扭矩扭轉(zhuǎn)變形若剛度不夠夠?qū)е螺S的的變形過大大，就會(huì)影影響其正常常工作。變形量的描描述：撓度y、轉(zhuǎn)角θ、扭角φ設(shè)計(jì)要求：：y≤[y]θ≤[θ]φ≤[φ]1）彎曲變變形計(jì)算方法有：1.按微分分方程求解解2.變形能能法適用于等直直徑軸。適用于階梯梯軸。復(fù)習(xí)材料力力學(xué)相關(guān)內(nèi)內(nèi)容。y三、軸軸的剛度校校核計(jì)算TTlφ濟(jì)南大學(xué)專專用作作者：潘潘存云教教授潘存云教授授研制表15-4軸的許用變形量變形種類許用值適用場合變形種類許用值適用場合(0.0003~0.0005)l一般用途的軸≤0.0002l剛度要求較高感應(yīng)電機(jī)軸(0.01~0.05)mn安裝齒輪的軸≤0.01?

(0.02~0.05)m安裝蝸輪的軸滾動(dòng)軸承≤0.05向心球軸承調(diào)心球軸承圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承0.001~0.002齒輪處軸截面0.5~1一般傳動(dòng)0.2~0.5較精密傳動(dòng)重要傳動(dòng)撓度mm轉(zhuǎn)角rad每米長的扭角(?)/ml—支撐間的跨矩<0.25≤0.0016?—電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子間的間隙mn

—齒輪的模數(shù)m

—蝸輪的模數(shù)≤0.001≤