1、軸,主要內(nèi)容,軸的分類 軸的材料及選用 軸的設(shè)計(jì)要求和設(shè)計(jì)步驟 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),軸的強(qiáng)度計(jì)算 軸的剛度計(jì)算 軸的振動穩(wěn)定性 軸的設(shè)計(jì)實(shí)例,軸的強(qiáng)度計(jì)算,軸的強(qiáng)度計(jì)算應(yīng)根據(jù)軸的承載情況，采用相應(yīng)的計(jì)算方法。常見的軸的強(qiáng)度計(jì)算方法有兩種：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算和按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算 按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,4,軸的強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算,適用于只承受轉(zhuǎn)矩的傳動軸的精確計(jì)算，也可用于既受彎矩又受扭據(jù)的軸的近似計(jì)算。 強(qiáng)度條件：,5,軸的強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算,當(dāng)利用上式初步估計(jì)既傳遞扭矩又承受彎矩的軸的直徑時(shí)，必須把軸的許用扭切應(yīng)力適當(dāng)降低，以補(bǔ)償彎矩對軸的影響。,設(shè)計(jì)公式：,考慮鍵槽對軸有削弱，可

2、按以下方式修正軸徑：,軸徑d100mm d 增大5%7% d 增大10%15%,軸的強(qiáng)度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算,此外，亦可以采用經(jīng)驗(yàn)公式來估算軸的直徑。例如在一減速器中，高速輸入軸的直徑可按與其相聯(lián)的電動機(jī)軸的直徑D估算，d=(0.81.2)D；各級低速軸的軸徑可按同級齒輪中心距a估算，d= (0.30.4)a。,軸的強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,當(dāng)零件在草圖上布置妥當(dāng)后，外載荷和支承反力的作用位置即可確定。由此可作軸的受力分析及繪制彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。這時(shí)就可按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑。,依據(jù)第三強(qiáng)度理論求出危險(xiǎn)截面的當(dāng)量應(yīng)力e。 強(qiáng)度條件：,軸的強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,注：近似計(jì)算時(shí)，單、雙鍵槽一般

3、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),軸的強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,軸的強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,脈動循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,對稱循環(huán)狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力,軸的強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,軸的強(qiáng)度計(jì)算按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算,若計(jì)算出的軸徑大于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步估算的軸徑，則表明結(jié)構(gòu)圖中的軸的強(qiáng)度不夠，必須修改結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；若計(jì)算出的軸徑小于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的估算軸徑，且相差不很大時(shí)，一般就以結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的軸徑為準(zhǔn)。 對于一般用途的軸，按上述方法設(shè)計(jì)計(jì)算即可。對于重要的軸，尚須作進(jìn)一步的強(qiáng)度校核。,安全系數(shù)法,疲勞強(qiáng)度校核,尺寸系數(shù)（、）,表面狀態(tài),

4、 重要軸：需進(jìn)一步在軸結(jié)構(gòu)化后進(jìn)行精確計(jì)算。,沒有精確計(jì)入影響疲勞強(qiáng)度的其它重要因素。,軸的安全系數(shù)校核計(jì)算,單純受彎：,單純受扭：,k、k有效應(yīng)力集中系數(shù)； 表面狀態(tài)系數(shù)； 、尺寸系數(shù)；,對軸上若干“危險(xiǎn)剖面”（實(shí)際應(yīng)力較大的剖面，如受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重處）進(jìn)行安全系數(shù)校核。,復(fù)合安全系數(shù)：,靜強(qiáng)度校核,校核軸對塑性變形的抵抗能力（尖峰載荷）。,max、Tmax尖峰載荷所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力、切應(yīng)力；,s、s材料的彎曲和剪切屈服極限；,軸的剛度計(jì)算,軸的彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變形必須根據(jù)軸的工作條件加以限制，即：,軸的剛度計(jì)算,軸的剛度計(jì)算,彎曲變形計(jì)算 計(jì)算方法：等效直徑法；變形能法。 對

5、于等直軸，前一種方法較為簡便；對于階梯軸，用后一種方法較適宜。 扭轉(zhuǎn)變形計(jì)算 等直徑的軸受扭矩T作用時(shí)，其扭角可按材料力學(xué)中的扭轉(zhuǎn)變形公式求出，即,軸的剛度計(jì)算,軸的振動穩(wěn)定性,由于回轉(zhuǎn)件的結(jié)構(gòu)不對稱、材質(zhì)不均勻、加工誤差等原因，要使回轉(zhuǎn)件的中心精確位于幾何軸線上，幾乎是不可能的。實(shí)際上，重心與幾何軸線間一般總有一微小的偏心距，因而回轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心力，使軸受到周期性載荷的干擾。 共振：若軸所受的外力頻率與軸的自振頻率一致時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)便不穩(wěn)定而發(fā)生顯著的振動，這種現(xiàn)象稱為共振。,一般通用機(jī)械中的軸很少發(fā)生共振。若發(fā)生共振，多為彎曲共振。,一階臨界轉(zhuǎn)速:,共振時(shí)軸的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。,臨界轉(zhuǎn)速可以有很多

6、個，其中一階臨界轉(zhuǎn)速下振動最為激烈，最為危險(xiǎn)，,剛性軸：工作轉(zhuǎn)速低于一階臨界轉(zhuǎn)速的軸； 撓性軸：工作轉(zhuǎn)速超過一階臨界轉(zhuǎn)速的軸；,對于剛性軸，應(yīng)使n(0.750.8)nc1；對于撓性軸，應(yīng)使1.4nc1 n 0.75nc2(式中的nc1、nc2分別為一階臨界轉(zhuǎn)速、二階臨界轉(zhuǎn)速)。,對2點(diǎn)取矩,計(jì)算某減速器輸出軸危險(xiǎn)截面的直徑。已知作用在齒輪上的圓周力Ft=17400N, 徑向力， Fr=6140N, 軸向力Fa=2860N,齒輪分度圓直徑d2=146 mm,作用在軸右端帶輪上外力F=4500N（方向未定）, L=193 mm, K=206 mm,解：1) 求垂直面的支反力和軸向力,=Fa,軸的設(shè)

7、計(jì)實(shí)例,2) 求水平面的支反力,3) 求F力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力,4) 繪制垂直面的彎矩圖,5) 繪制水平面的彎矩圖,6) 求F力產(chǎn)生的彎矩圖,7) 繪制合成彎矩圖,a-a 截面F力產(chǎn)生的彎矩為：,8) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩,9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩,扭切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù): =0.6,求考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值增大4%，故得：,10)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑,選45鋼，調(diào)質(zhì)， -1b =60 MPa,設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：,1）選材;,2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑;,3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪出軸的結(jié)構(gòu)草圖;,4）按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。,確定軸上零件的位置和固定方法； 確定各軸段直徑、長度。,一般按一般選23個危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核。 若危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。,按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的一般步驟：,1