軸的設(shè)計計算校核

1、軸的設(shè)計、計算、校核軸的設(shè)計、計算、校核以轉(zhuǎn)軸為例，軸的強(qiáng)度計算的步驟為：一、軸的強(qiáng)度計算1、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件初步估算軸的直徑機(jī)器的運動簡圖確定后，各軸傳遞的P和n為已知，在軸的結(jié)構(gòu)具體化之前，只能計算岀軸所傳遞的扭矩，而所受的彎矩是未知的。這時只能按扭矩初步估算軸的直徑，作為軸受轉(zhuǎn)矩作用段最細(xì)處的直徑dmin，一般是軸端直徑。根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件確定的最小直徑為:_9550000F心忖RF(mm若計算的軸段有鍵槽,則會削弱軸的強(qiáng)度，此時應(yīng)將計算所得的直徑適當(dāng)增大,若有一個鍵槽，將dmin增大5%,式中:nP為軸所傳遞的功率（KW）為軸的轉(zhuǎn)速（r/mi n )Ao為計算系數(shù)，查表3若同一剖面有兩個鍵

2、槽，則增大10%。以dmin為基礎(chǔ)，考慮軸上零件的裝拆、定位、軸的加工、整體布局、作岀軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在軸的結(jié)構(gòu)具體化之后進(jìn)行以下計算。2、按彎扭合成強(qiáng)度計算軸的直徑l）繪岀軸的結(jié)構(gòu)圖2）繪岀軸的空間受力圖3）繪岀軸的水平面的彎矩圖4）繪岀軸的垂直面的彎矩圖5）繪岀軸的合成彎矩圖6）繪岀軸的扭矩圖7）繪岀軸的計算彎矩圖8）按第三強(qiáng)度理論計算當(dāng)量彎矩：式中：a為將扭矩折合為當(dāng)量彎矩的折合系數(shù)，按扭切應(yīng)力的循環(huán)特性取值 a ）扭切應(yīng)力理論上為靜應(yīng)力時，取a =0.3。，取 a =0.59。b ）考慮到運轉(zhuǎn)不均勻、振動、啟動、停車等影響因素，假定為脈動循環(huán)應(yīng)力a =1 （因為在彎矩作用下，轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的彎

3、曲應(yīng)力c ）對于經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)的軸，把扭剪應(yīng)力視為對稱循環(huán)應(yīng)力，取 屬于對稱循環(huán)應(yīng)力）。9 ）校核危險斷面的當(dāng)量彎曲應(yīng)力（計算應(yīng)力）：2一帀一仏L式中：W為抗扭截面摸量（mr3）,查表4。為對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力,查表i如計算應(yīng)力超岀許用值，應(yīng)增大軸危險斷面的直徑。如計算應(yīng)力比許用值小很多，一般不改小軸的直徑。因為軸 的直徑還受結(jié)構(gòu)因素的影響。此外，對于瞬時過載很大或應(yīng)一般的轉(zhuǎn)軸，強(qiáng)度計算到此為止。對于重要的轉(zhuǎn)軸還應(yīng)按疲勞強(qiáng)度進(jìn)行精確校核。力循環(huán)不對稱性較為嚴(yán)重的軸，還應(yīng)按峰尖載荷校核其靜強(qiáng)度，以免產(chǎn)生過量的塑性變形二、按疲勞強(qiáng)度精確校核按當(dāng)量彎矩計算軸的強(qiáng)度中沒有考慮軸的應(yīng)力集中、軸

4、徑尺寸和表面品質(zhì)等因素對軸的疲勞強(qiáng)度的影響，因此，對于 重要的軸，還需要進(jìn)行軸危險截面處的疲勞安全系數(shù)的精確計算，評定軸的安全裕度。即建立軸在危險截面的安全系 數(shù)的校核條件。安全系數(shù)條件為:式中:-為計算安全系數(shù)分別為受彎矩和扭矩作用時的安全系數(shù);1-1為對稱循環(huán)應(yīng)力時材料試件的彎曲和扭轉(zhuǎn)疲勞極限；' -、J為彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)，為彎曲和扭轉(zhuǎn)時的表面質(zhì)量系數(shù)；£ r丁、，為彎曲和扭轉(zhuǎn)時的絕對尺寸系數(shù)；''二、"二為彎曲和扭轉(zhuǎn)時平均應(yīng)力折合應(yīng)力幅的等效系數(shù)；o I；、；為彎曲和扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力幅；為彎曲和扭轉(zhuǎn)平均應(yīng)力。s為最小許用安全系數(shù)：1.3

5、1.5用于材料均勻，載荷與應(yīng)力計算精確時；1.51.8用于材料不夠均勻，載荷與應(yīng)力計算精確度較低時；1.82.5用于材料均勻性及載荷與應(yīng)力計算精確度很低時或軸徑200mm時。三、按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核靜強(qiáng)度校核的目的在于評定軸對塑性變形的抵抗能力。這對那些瞬時過載很大，或應(yīng)力循環(huán)的不對稱性較為嚴(yán)重的的 軸是很有必要的。軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時載荷來校核的。式中：、危險截面靜強(qiáng)度的計算安全系數(shù);按屈服強(qiáng)度的設(shè)計安全系數(shù);-=1.21.4，用于高塑性材料（二0.6 ）制成的鋼軸；=1.41.8，用于中等塑性材料（= 0.60.8 ）制成的鋼軸;-=1.82，用于低塑性材料制成的鋼軸；-=2

6、3,用于鑄造軸;1 “只考慮安全彎曲時的安全系數(shù);:* 只考慮安全扭轉(zhuǎn)時的安全系數(shù);式中：1、_材料的抗彎和抗扭屈服極限，MPa其中_ = (0.550.62) ' -;Mmax Tmax 軸的危險截面上所受的最大彎矩和最大扭矩，N.mm;Famax軸的危險截面上所受的最大軸向力，N；A軸的危險截面的面積，mv” ；W W分別為危險截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)，mi.'四、軸的設(shè)計用表表1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號熱處理毛壞直徑(mm硬度(HBS)抗拉強(qiáng)度極 限b b屈服強(qiáng)度 極限b S彎曲疲勞極限b -1剪切疲勞極限T -1許用彎曲應(yīng)力b-1備注熱軋或< 1004

7、00420225Q235A鍛后空冷17010540用于不重要及受載>100250375390215荷不大的軸正火< 101702175902952251405545回火>100300162217570285245135應(yīng)用最廣泛調(diào)質(zhì)< 20021725564035527515560< 100735540355200用于載荷較大，而調(diào)質(zhì)24128670無很大沖擊的重要>100300685490355185軸40Cr< 100270300900735430260調(diào)質(zhì)>10030024027078557037021075用于很重要的軸40CrNi<

8、; 10022928673559036521038Si MnMo調(diào)質(zhì)>10030021726968554034519570用于重要的軸，性能近于40CrNi< 60293321930785440280用于要求咼耐磨38CrMoAIA調(diào)質(zhì)>6010027730283568541027075性，高強(qiáng)度且熱處 理（氮化）變形很>100160241277785590375220小的軸滲碳滲碳5662HRC20Cr淬火< 6064039030516060用于要求強(qiáng)度及韌 性均較高的軸回火3Cr13調(diào)質(zhì)< 100> 24183563539523075用于腐蝕條件下

9、的軸< 100530190115用于高低溫及腐蝕條件下的軸1Cr18Ni9Ti淬火< 19219518011045100200490QT600-3190270600370215185Izp nr. /krl、斗-/r； /L tjZ用于制造復(fù)雜外形QT800-2245335800480290250的軸表2零件倒角C與圓角半徑R的推薦值直徑d>610>1018>1830>3050>5080>80120>120180C或R0.50.60.81.01.21.62.02.53.0表3軸常用幾種材料的"和A值軸的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiM n,2Cr13,20CrM nTi12 2012 2520 3030 4040 52Ao16013514812513511811810710