轴连接学习教程.pptx

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1、1轴的功用和分类轴的功用和分类17.1 概述功用功用：用来：用来支撑支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等链轮、凸轮等,传传递递运动和动力运动和动力。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有：分类分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩。只传递扭矩。发动机发动机 后桥后桥 传动轴 第1页/共57页1轴的功用和分类轴的功用和分类17.1 概述功用功用：用来：用来支撑支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等链轮、凸轮等,传传递递运动和动力运动和动力。类类型

2、型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有：分类分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩。只传递扭矩。心轴心轴-只承受弯矩。只承受弯矩。前轮轮毂前轮轮毂 固定心轴固定心轴 火车轮轴火车轮轴 车厢重力车厢重力 自行车自行车前轮轴前轮轴 支撑反力支撑反力 转动心轴转动心轴 前叉前叉 第2页/共57页1轴的功用和分类轴的功用和分类17.1 概述功用功用：用来：用来支撑支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等链轮、凸轮等,传传递递运动和动力运动和动力。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯

3、矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有：分类分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩。只传递扭矩。心轴心轴-只承受弯矩。只承受弯矩。直轴直轴光轴光轴 阶梯轴阶梯轴 第3页/共57页1轴的功用和分类轴的功用和分类17.1 概述功用功用：用来：用来支撑支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等链轮、凸轮等,传传递递运动和动力运动和动力。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有：分类分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩。只传递扭矩。心轴心轴-只承受弯矩。只承受弯矩。直轴直轴光

4、轴光轴 阶梯轴阶梯轴 曲轴曲轴制第4页/共57页1轴的功用和分类轴的功用和分类功用功用：用来：用来支撑支撑旋转的机械零件，如齿轮、带轮、旋转的机械零件，如齿轮、带轮、链轮、凸轮等链轮、凸轮等,传传递递运动和动力运动和动力。类类型型转轴转轴-传递扭矩又承受弯矩。传递扭矩又承受弯矩。按承受载荷分有：按承受载荷分有：分类分类：按轴的形状分有：按轴的形状分有：传动轴传动轴-只传递扭矩。只传递扭矩。心轴心轴-只承受弯矩。只承受弯矩。直轴直轴光轴光轴 阶梯轴阶梯轴 曲轴曲轴17.1 概述挠性钢丝轴挠性钢丝轴郭宏亮教授研制第5页/共57页n转轴：同时承受弯矩和扭矩n心轴：只受弯矩，不受扭矩n固定心轴n转动心

5、轴n传动轴：主要受扭矩，不受弯矩或弯矩很小载荷载荷运转情况运转情况应力状态应力状态转轴转轴弯曲扭弯曲扭转转单向单向弯曲：对称弯曲：对称 扭转：脉动扭转：脉动双向双向弯曲：对称弯曲：对称 扭转：对称扭转：对称心轴心轴弯曲弯曲固定固定静应力或脉动静应力或脉动转动转动对称对称传动轴传动轴扭转扭转单向单向脉动脉动双向双向对称对称各种轴的受力第6页/共57页12341传动轴：传动轴：T2转轴：转轴：T+M3转轴：转轴：T+M4心轴心轴：MMotor第7页/共57页种种类类碳素钢：碳素钢：35、45、50、Q235 轴的毛坯轴的毛坯:一般用一般用圆钢圆钢或或锻钢锻钢，有时也用，有时也用铸钢铸钢或或球墨铸铁

6、球墨铸铁。合金钢合金钢:20Cr、20CrMnTi、40CrNi、38CrMoAlA等等用途：用途：碳结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，碳结构钢因具有较好的综合力学性能，应用较多，尤其是尤其是4545钢应用最广钢应用最广。合金钢具有较高的力学性。合金钢具有较高的力学性 能，但价格较贵，多用于有能，但价格较贵，多用于有特殊要求的轴特殊要求的轴。正火或调质处理。正火或调质处理。表表17-2 轴的常用材料及其主要力学性能轴的常用材料及其主要力学性能 材料及热处理材料及热处理毛坯直径毛坯直径mm硬度硬度HBS强度极限强度极限b 屈服极限屈服极限s MPa弯曲疲劳极限弯曲疲劳极限-1应用说明应用

7、说明Q235440240200用于不重要或载用于不重要或载荷不大的轴荷不大的轴35 正火正火 520270250有较好的塑性和有较好的塑性和适当的强度，可适当的强度，可用于一般曲轴、用于一般曲轴、转轴。转轴。100149187 二 轴的材料第8页/共57页表17-2 轴的常用材料及其主要力学性能（续）材料牌号 热处理 毛坯直径 硬度 mm HBSmm HBS抗拉强度极限b b屈服强度极限s s弯曲疲劳极限-1-1剪切疲劳极限-1-1许用弯曲应力-1-1 备 注应用最为广泛用于不太重要及受载荷不大的轴用于载荷较大，而无大的冲击的重要轴用于很重要的轴用于重要轴，性能近于40CrNi40CrNi用于

8、要求高耐磨性，高强度且热处理变形很小的轴用于要求强度及韧性均较高的轴用于腐蚀条件下的轴用于高、低温及腐蚀条件下的轴用于制造复杂外形的轴 100 400420 225 100250 375390 215 170 105 40 100 170217 590 295 255 140 100300 162217 570 285 245 135 100300 685 490 335 185 241286 100300 240270 785 570 370 210 100300 217269 685 540 345 195 100160 241277 785 590 375 220 60100 27730

9、2 835 685 410 270 200 217255 640 355 275 155 100 735 540 355 200 100 270300 900 735 430 260 100 229286 735 590 365 210 60 293321 930 785 440 280 淬火 60 5662 640 390 305 160 5560707570756075 100 241 835 635 395 230 100 530 190 115 100200 490 180 110 190270 600 370 215 185 245335 800 480 290 250 45195

10、192渗碳 渗碳回火 HRC调质调质调质调质调质正火热轧或锻后空冷Q235A4540Cr40CrNi38SiMnMo38CrMoAlAMPa20Cr3Cr13 1Cr18NiTi QT600-3 QT800-2调质淬火第9页/共57页轴的设计过程轴的设计过程n设计任务：设计任务：根据工作要求并考虑制造工艺等因素，选用合根据工作要求并考虑制造工艺等因素，选用合 适的适的材料材料、初算轴径进行、初算轴径进行结构设计结构设计，定出轴的结构形状和，定出轴的结构形状和 尺寸，再进行尺寸，再进行工作能力计算工作能力计算。n轴的结构设计：轴的结构设计：根据轴上零件的根据轴上零件的安装安装、定位定位以及以及轴

11、的制造工艺轴的制造工艺等方面的要求，合理地等方面的要求，合理地确定轴的确定轴的结构形式和尺寸结构形式和尺寸。n工作能力计算：工作能力计算：轴的承载能力验算指的是轴的轴的承载能力验算指的是轴的强强度度、刚度刚度和和振动稳定性振动稳定性等方面的验算等方面的验算 n 轴的设计过程：轴的设计过程：N 选择材料选择材料 结构设计结构设计 轴的承载能力验算轴的承载能力验算验算合格验算合格?结结 束束Y第10页/共57页轴上零件要便于装拆和调整，即满足轴上零件的轴上零件要便于装拆和调整，即满足轴上零件的 装配要求装配要求；轴和轴上零件有准确的工作位置，各零件要牢固轴和轴上零件有准确的工作位置，各零件要牢固

12、而可靠地相对固定，即满足零件而可靠地相对固定，即满足零件定位要求定位要求；加工方便和节省材料，即满足加工方便和节省材料，即满足结构工艺性要求结构工艺性要求；轴上零件受力合理轴上零件受力合理,并尽量减少应力集中，即满足并尽量减少应力集中，即满足 强度要求强度要求。轴结构设计的主要要求：轴结构设计的主要要求：17-2 轴的结构设计第11页/共57页 轴上零件的装配要求轴上零件的装配要求 轴端挡圈轴端挡圈 带轮带轮 轴承盖轴承盖 套筒套筒 齿轮齿轮 滚动轴承滚动轴承 典型轴系结构第12页/共57页一、拟定轴上零件的装配方案 装配方案：确定轴上零件的装配方向、顺序和相互关系。第13页/共57页 轴上零

13、件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设轴上零件的装配方案不同，则轴的结构形状也不相同。设计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。计时可拟定几种装配方案，进行分析与选择。图示减速器输出轴就有两种装配方案。图示减速器输出轴就有两种装配方案。saB cLa圆锥圆柱齿轮二级减速器第14页/共57页 方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，加工工艺复杂，方案二需要一个用于轴向定位的长套筒，加工工艺复杂，且质量较大，故不如方案一合理且质量较大，故不如方案一合理 。方案一方案一方案二方案二第15页/共57页二、轴上零件的定位要求二、轴上零件的定位要求 轴肩轴肩-阶梯轴上截面变化之处。阶梯轴上截面变化之处。

14、轴肩轴肩 套筒套筒 定位方法：定位方法：轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖。轴肩、套筒、圆螺母、挡圈、轴承端盖。第16页/共57页轴向固定轴向固定由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。由轴肩、套筒、螺母或轴端挡圈来实现。双向固定双向固定第17页/共57页轴肩的尺寸要求:r C1 或 r Rb1.4h(与滚动轴承相配合处的与滚动轴承相配合处的h和和b值值,见轴承标准见轴承标准)DdrRC1rh(0.07d+3)(0.1d+5)mmDdrRbDdC1Ddrhh无法采用套筒或套筒太长时，可采用双圆螺母加以固定。装在轴端上的零件往往采用轴端挡圈、圆锥面定位。轴端挡圈 双圆螺母 第18页/共57页轴向力较

15、小时，可采用弹性挡圈或紧定螺钉来实现。周向固定大多采用键、花键、过盈配合或型面联接等形式来实现。键槽应设计成同一加工直线第19页/共57页例：说出轴系中各零件的轴向和周向定位方法。例：说出轴系中各零件的轴向和周向定位方法。轴端挡圈轴端挡圈注意：为定位可靠，安装轮毂的轴段应比轮毂短注意：为定位可靠，安装轮毂的轴段应比轮毂短23mm。如如、两处。两处。箱体端盖第20页/共57页三、各轴段直径和长度的确定三、各轴段直径和长度的确定 确定轴段直径大小的基本原则：确定轴段直径大小的基本原则：轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小；1)按轴所受的按轴所受的扭矩扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径估算轴径，作为轴

16、的最小轴径dmin。4)有配合要求的零件要有配合要求的零件要便于装拆便于装拆。3)安装标准件的轴径，应满足安装标准件的轴径，应满足装配尺寸装配尺寸要求。要求。2)有配合要求的轴段，应尽量采用有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径标准直径。5)与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般与齿轮和联轴器等零件相配合部分的轴段长度一般 应比轮毂宽度应比轮毂宽度短短2-3mm。第21页/共57页最小轴径最小轴径dmin的确定的确定:T扭扭矩矩，T许用应力，许用应力，WT抗扭截面系数，抗扭截面系数，P功功率，率，n转转速，速，d计算直径，计算直径，A0材材料系数。料系数。Q275,35 40Cr,35Si

17、Mn 1Cr18Ni9Ti 38SiMnMo,3Cr13 T(N/mm)1525 2035 2545 3555A0 149126 135112 126103 11297表表 常用材料的常用材料的T值和值和A0值值 轴的材料 Q235-A3,2045第22页/共57页 常用的与轴相配的标准件有常用的与轴相配的标准件有滚动轴承、联轴器滚动轴承、联轴器等。等。配合轴段的直径应由配合轴段的直径应由标准件标准件和配合性质和配合性质确定。确定。1)装配轴承装配轴承 与滚动轴承配合段轴径一般为与滚动轴承配合段轴径一般为5的倍数；的倍数；(20385 mm)与滑动轴承配合段轴径应采用标准直径系列轴套：与滑动轴

18、承配合段轴径应采用标准直径系列轴套：32、35、38、40、45、48、50、55、60、65、70.2)装配联轴器装配联轴器 配合段直径应符合联轴器的尺寸系列：配合段直径应符合联轴器的尺寸系列：联轴器的孔径与长度系列联轴器的孔径与长度系列 孔径孔径d 30 32 35 38 40 42 45 48 50 55 65 60 63 65长系列长系列 82 112 142 短系列短系列 60 84 107 长度长度L第24页/共57页Q 方案方案b 四、提高轴的强度的常用措施四、提高轴的强度的常用措施图示为起重机卷筒两种布置方案。A图中大齿轮和卷筒联成一体，转距经大齿轮直接传递给卷筒，故卷筒轴只受

19、弯矩而不传递扭矩。图b中轴同时受弯矩和扭矩作用。故载荷相同时，图a结构轴的直径要小。1)改进轴上改进轴上零件的结构零件的结构 TQ 方案方案 a 轴径大轴径大 轴径小轴径小 电动机123FQ电动机123FQ第25页/共57页四、四、提高轴的强度的常用措施提高轴的强度的常用措施当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷，应将输入轮布置在中间。2)合理布置合理布置轴上零件轴上零件 输出输出 输出输出 输入输入 输出输出 输出输出 输入输入 Tmax=T1+T2Tmax=T1T2T1T1+T2T1T1+T2T2合理 不合理 第26页/共57页3)改进轴的改进轴的局部结构局部结构可减小应力集中的影响可

20、减小应力集中的影响 合金钢对应力集中比较敏感，应加以合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意注意。应力集中出现在应力集中出现在截面突然发生变化截面突然发生变化或或过盈配合边缘处过盈配合边缘处。措施：措施：用用圆角圆角过渡；过渡；尽量尽量避免避免在轴上开横孔、切口或凹槽在轴上开横孔、切口或凹槽;应力集中处 R第27页/共57页重要结构可增加卸载槽、增大轴径、过渡肩环、凹切圆角、增大圆角半径等也可以减小过盈配合处的局部应力。增大轴的直径应力集中系数可减少3040%齿轮上开卸载槽应力集中系数可减少1525%d1.05d30 r 凹切圆角 过渡肩环 轴上开卸载槽应力集中系数可减少40%1.061.06dd

21、第28页/共57页4)改善改善轴的轴的表面质量表面质量可提高轴的疲劳强度可提高轴的疲劳强度 表面愈粗糙表面愈粗糙 疲劳强度愈低；疲劳强度愈低；轴的表面粗糙度和强化处理方法会对轴的疲劳强度产生影响 表面强化处理的方法有：表面强化处理的方法有：表面高频淬火；表面高频淬火；表面渗碳、氰化、氮化等化学处理；表面渗碳、氰化、氮化等化学处理；碾压、喷丸等强化处理。碾压、喷丸等强化处理。通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预压应力，从而提高轴的疲通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生预压应力，从而提高轴的疲劳能力。劳能力。第29页/共57页 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的

22、为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向中间增大的阶梯状阶梯状。在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。在满足使用要求的前提下，轴的结构越简单，工艺性越好。零件的安装次序五、五、轴的结构工艺性轴的结构工艺性 倒角倒角退刀槽退刀槽 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽，车螺纹的轴端应有退刀槽。有退刀槽。第30页/共57页H7/r6便于零件的装配，便于零件的装配，减少配合表面的擦伤减少配合表面的擦伤的措施：的措施：H7/d11H7/r6 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩高度不能过大。为了便于轴上零件的拆卸，轴

23、肩高度不能过大。2)配合段配合段前端前端制成锥度；制成锥度；3)配合段配合段前后前后采用不同的尺寸公差。采用不同的尺寸公差。1)在在配合段轴段前配合段轴段前应采用较小的直径；应采用较小的直径；结构不合理结构不合理第31页/共57页第32页/共57页轴系结构改错轴系结构改错 13211.轴肩太高，轴承无法拆下；轴肩太高，轴承无法拆下；2.应加工螺纹退刀槽，保证螺纹牙能达到预期的高度，且螺母应顶应加工螺纹退刀槽，保证螺纹牙能达到预期的高度，且螺母应顶紧轴承内圈；紧轴承内圈；3.应有轴肩，否则螺母无法拧入。应有轴肩，否则螺母无法拧入。例：例：第33页/共57页轴系结构改错轴系结构改错 1（改正）（改

24、正）第34页/共57页轴系结构改错轴系结构改错 21.左侧键太长，套筒无法装入；左侧键太长，套筒无法装入；2.多个键应位于同一母线上；多个键应位于同一母线上；3.轮毂上的键槽应为通槽。轮毂上的键槽应为通槽。123第35页/共57页轴系结构改错轴系结构改错 2（改正）（改正）第36页/共57页第37页/共57页第38页/共57页1键的布置无法安装联轴器；2端盖处应减小加工面积；3、10端盖与箱体间应有垫圈；4端盖与轴连接处应有密封圈；5安装轴承处应有轴肩；6套筒高度不能高于轴承内圈高度；7与齿轮配合的轴的长度应略小于齿轮宽度；8轴承内圈应有定位轴肩；9、11端盖卡紧端高度应小于轴承外圈高度；12

25、、13箱体应有剖面线。第39页/共57页第40页/共57页1、2联轴器左端未轴向定位；左轴端应短于联轴器左端面，便于有效定位。3联轴器没有周向定位。4端盖轴孔处未密封。5、10结合面没有密封和调整垫圈。6、9轴承内圈没有定位。7齿轮没有周向定位。8、14齿轮左右端面没有轴向定位。11轴端应有倒角。12、13应减小加工面积。第41页/共57页第42页/共57页17.3 轴的工作能力计算根据轴的失效形式，对轴的计算内容通常为根据轴的失效形式，对轴的计算内容通常为:强度计算强度计算刚刚度度计计算算轴轴受受载载后后发发生生弯弯曲曲、扭扭转转等等变变形形。如如果果变变形形过过大大，超超过过允允许许变变形

26、形范范围围，轴轴上上零零件件就就不不能能正正常常工工作作，甚甚至至影影响响机机器器的的性性能能。因因此此，对对于于有有刚刚度度要要求求的的轴轴，必必须须进进行行刚刚度度校校核核。轴轴的的刚刚度分为度分为弯曲刚度弯曲刚度和和扭转刚度扭转刚度。临临界界转转速速计计算算若若轴轴受受载载荷荷作作用用引引起起的的强强迫迫振振动动频频率率与与轴轴的的固固有有频频率率相相同同或或接接近近时时，将将产产生生共共振振现现象象，以以至至于于轴轴或或轴轴上上零零件件乃乃至至整整个个机机器器遭遭到到破破坏坏。发发生生共共振振时时轴轴的的转转速速称称为为临临界界转转速速。因因此此，对对于于重重要要的的轴轴，尤尤其其是是

27、高高速速轴轴或或受受周周期期性性外外载载作作用用的的轴轴，都都必须计算其临界转速，并使必须计算其临界转速，并使轴的工作转速避开临界转速轴的工作转速避开临界转速。第43页/共57页 轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计算方轴的强度计算应根据轴的承载情况，采用相应的计算方法。常见的轴的强度计算有法。常见的轴的强度计算有三种方法三种方法按扭转强度计算，按扭转强度计算，按弯扭合成强度计算，按弯扭合成强度计算，安全系数校核计算。安全系数校核计算。一、轴的强度计算1.按按扭扭转转强强度度计计算算只只需需知知道道转转矩矩大大小小，方方法法简简便便，但但计算计算精度低精度低。它主要用于下列情况：。它主

28、要用于下列情况：(1)传递转矩或以转矩为主的传递转矩或以转矩为主的传动轴传动轴；(2)对对于于弯弯矩矩尚尚不不能能确确定定的的转转轴轴，初初步步估估算算轴轴径径，将将其其作为作为最小直径最小直径，以便进行结构设计；，以便进行结构设计；(3)不重要的不重要的转轴转轴的最终计算。的最终计算。第44页/共57页对于只传递扭矩的圆截面轴，强度条件为：对于只传递扭矩的圆截面轴，强度条件为：设计公式为设计公式为 计算结果为计算结果为 最小直径最小直径应圆整为应圆整为标准直径标准直径C由轴的材料和承载情况确定的系数。由轴的材料和承载情况确定的系数。常用材料的常用材料的值和值和C 值见表值见表17-3。T 轴

29、传递的转矩(Nmm)；WT 轴的抗扭截面系数(mm3)；P 轴传递的功率(kW)；n 轴的转速(r/min)；许用切应力(MPa)；第45页/共57页考虑键槽对轴有削弱，可按以下方式修正轴径：考虑键槽对轴有削弱，可按以下方式修正轴径：轴径轴径d100mm d 增大增大5%7%d 增大增大10%15%轴径轴径d100mm d 增大增大5%d 增大增大7%有一个键槽 有两个键槽 轴的材料轴的材料 Q235-A3,20 Q275,35 45 40Cr,35SiMn 1Cr18Ni9Ti 38SiMnMo,3Cr13 (N/mm)1525 2035 2545 3555 C 149126 135112

30、126103 11297表表17-3 常用材料的常用材料的值和值和C值值 对于既传递扭转又传递弯矩的轴，可按上式初步估算轴的直径。第46页/共57页2 2、按弯扭合成强度计算、按弯扭合成强度计算适适用用前前提提在在轴轴结结构构设设计计后后，轴轴的的主主要要结结构构形形状状和和尺尺寸寸、轴上零件的位置、外载荷和支反力的作用位置均已确定。轴上零件的位置、外载荷和支反力的作用位置均已确定。适用对象适用对象同时受弯矩和转矩的同时受弯矩和转矩的转轴转轴，仅受弯矩的，仅受弯矩的心轴。心轴。方方法法特特点点同同时时考考虑虑弯弯、扭扭，按按强强度度理理论论进进行行合合成成，对对轴轴的的危危险险截截面面(即即弯

31、弯矩矩、扭扭矩矩大大的的截截面面)进进行行强强度度校校核核。一一般般的的轴用此方法已足够可靠。轴用此方法已足够可靠。第47页/共57页1)轴的弯矩和扭矩分析轴的弯矩和扭矩分析 一般转轴强度用这一般转轴强度用这种方法计算，其步种方法计算，其步骤如下：骤如下：l1l2 2、按弯扭合成强度计算、按弯扭合成强度计算第48页/共57页ABCDFNH2FNH2FrFaFtFNV1FNV2FNV1FNH2FNH2FNV2FNV1Fr水平面受力及弯矩图水平面受力及弯矩图 铅垂面受力及弯矩图铅垂面受力及弯矩图 水平铅垂弯矩合成图水平铅垂弯矩合成图 扭矩图扭矩图 TFNV1FaMa=Fa r1)轴的弯矩和扭矩分析

32、轴的弯矩和扭矩分析 一般转轴强度用这一般转轴强度用这种方法计算，其步种方法计算，其步骤如下：骤如下：L1L2L3MHMHMV1MV2M1M2T2 2、按弯扭合成强度计算、按弯扭合成强度计算第49页/共57页 对于一般钢制轴，可用第三强度理论（最大切应力理论）求出危险截面的当量应力。弯曲应力：弯曲应力：扭切应力：扭切应力：W-抗弯截面系数；抗弯截面系数；WT-抗扭截面系数；抗扭截面系数；2)轴的强度校核轴的强度校核 按第三强度理论得出的轴的强度条件为：按第三强度理论得出的轴的强度条件为：第50页/共57页注：近似计算时，单、双键槽一般可忽略，花键轴截面可视为直注：近似计算时，单、双键槽一般可忽略

33、，花键轴截面可视为直径等于平均直径的圆截面。径等于平均直径的圆截面。轴的抗弯和抗扭截面系数轴的抗弯和抗扭截面系数截面截面 W WT 截面截面 W WT bd1d1dbtDdbtddd第51页/共57页因因b和和的循环特性不同，折合后得：的循环特性不同，折合后得：对于一般钢制轴，可用第三强度理论（最大切应力理论）求出危险截面的当量应力。弯曲应力：弯曲应力：扭切应力：扭切应力：代入得：代入得：W-抗弯截面系数；抗弯截面系数；WT-抗扭截面系数；抗扭截面系数；2)轴的强度校核轴的强度校核 按第三强度理论得出的轴的强度条件为：按第三强度理论得出的轴的强度条件为：Me当量弯矩当量弯矩 相当于将转矩折算为

34、弯矩相当于将转矩折算为弯矩 该该式式针针对对弯弯矩矩产产生生的的弯弯曲曲应应力力是是对对称称循循环环变变应应力力，而而由由转转矩矩产产生生的的扭扭转转切切应应力力往往往往不不是是对对称称循循环环变变应应力力。为为了了考考虑虑两两者者循循环环特特性性的的不不同同，引引入入换换算算系系数数 ，称称为为应应力力修修正系数。正系数。第52页/共57页折合系数取值：折合系数取值：=0.3 -转矩不变；转矩不变；0.6 -脉动变化；脉动变化；1 -频繁正反转。频繁正反转。设计公式：设计公式：所所谓谓不不变变的的转转矩矩只只是是理理论论上上可可以以这这么么认认为为，实实际际上上机机器器运运转转不不可可能能完

35、完全全均均匀匀，且且有有扭扭转转振振动动的的存存在在，故故为为安安全全计，常计，常按脉动转矩按脉动转矩计算。计算。第53页/共57页对于对于心轴心轴，在应用上式时，应，在应用上式时，应取取T=0；转动心轴，转动心轴，弯曲应力为对称循环变应力，应弯曲应力为对称循环变应力，应取取-1；固固定定心心轴轴，当当载载荷荷变变化化（经经常常启启动动、停停车车）时时，其其弯弯曲曲应应力力可可视视为为脉脉动动应应力力，取取 0；对于；对于载荷平稳载荷平稳的固定心轴，其弯曲应力可视为的固定心轴，其弯曲应力可视为静应力静应力，取取+1。材材 料料 b +1b 0b -1b 400 130 70 40 500 17

36、0 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 17-2 轴的许用弯曲应力轴的许用弯曲应力 碳素钢合金钢铸钢静应力状态下的许用弯曲应力脉动循环应力下脉动循环应力下的许用弯曲应力的许用弯曲应力对称循环应力状态对称循环应力状态下的许用弯曲应力下的许用弯曲应力第54页/共57页1)若危险截面上有若危险截面上有键槽键槽，则应加大，则应加大5%；2)若计算结果若计算结果大于大于结构设计初步估计的轴径，则强度不够，结构设计初步估

37、计的轴径，则强度不够，应修改设计；应修改设计；3)若计算结果若计算结果小于小于结构设计初步估计的轴径，且相差不大，结构设计初步估计的轴径，且相差不大，一般以结构设计的轴径为准。一般以结构设计的轴径为准。说明：说明：第55页/共57页3、按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤、按弯扭合成强度计算轴径的一般步骤 1)将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反力将外载荷分解到水平面和垂直面。求垂直面支撑反力FV和水平面支撑反力和水平面支撑反力FH；2)作垂直弯矩作垂直弯矩MV图和弯矩图和弯矩MH图图；3)作合成弯矩作合成弯矩M图；图；4)作转矩作转矩T图；图；5)弯扭合成，作当量弯矩弯扭合成，作当量弯矩Me图；图；6)计算危险截面轴径计算危险截面轴径:1)若危险截面上有若危险截面上有键槽键槽，则应加大，则应加大5%；2)若计算结果若计算结果大于大于结构设计初步估计的轴径，则强度不结构设计初步估计的轴径，则强度不 够，应修改设计；够，应修改设计；3)若计算结果若计算结果小于小于结构设计初步估计的轴径，且相差结构设计初步估计的轴径，且相差 不大，一般以结构设计的轴径为准。不大，一般以结构设计的轴径为准。说明：说明：第56页/共57页感谢您的观看！第57页/共57页