機械設計基礎第五版第十四章

第十四章軸14-1軸的功用和類型軸是機器中的重要零件之一，用來支持旋轉的機械零件。如齒輪、帶輪等。分類：承受載荷不同轉軸傳動軸心軸轉軸：既傳遞轉矩又承受彎矩傳動軸：只傳遞轉矩不承受彎矩或彎矩很小。汽車傳動軸心軸：只承受彎矩不傳遞轉矩?；疖囕S自行車分類：軸線形狀直軸曲軸撓性鋼絲軸14-2軸的材料碳素鋼：35、45、50，正火或調質處理，

Q235、Q275適用于不重要或受力較小的軸。合金鋼：20Cr、20CrMnTi軸的常用材料及其主要力學性能見表14-1。軸的毛坯：圓鋼、鍛鋼、鑄鋼、球墨鑄鐵14-3軸的結構設計

主要要求：（1）軸應便于加工，軸上零件要易于裝拆（制造安裝要求）（2）軸和軸上零件要有準確的工作位置。（定位）（3）各零件要牢固可靠地相對固定（固定）（4）改善受力狀況，減小應力集中。一、制造安裝要求：為了便于零件的裝拆，軸作成階梯形，為了易于零件安裝，軸端及各軸段的端部應倒角軸上磨削的軸段，應有砂輪越程槽，車制螺紋的軸段，應有退刀槽。二.軸上零件的定位：階梯軸上的截面變化處——軸肩軸肩起軸向定位作用采用套筒定位三、軸上零件的固定：

1、軸向固定：常采用軸肩、套筒、螺母、軸端擋圈（壓板）、銷等形式1、軸向固定：同時周向定位軸向力較小時，可采用彈簧擋圈、緊定螺釘。注意：（1）采用套筒、螺母、軸端擋圈作軸向固定時，裝零件的軸段長度做得比零件輪轂短2~3mm。注意：（2）為了保證軸上零件緊靠定位面（軸肩）RrrC1hh2、周向固定：采用鍵、花鍵、或過盈配合等聯(lián)接形式。注意：各軸段的鍵槽應設計在同一加工直線上，盡可能采用同一規(guī)格的鍵槽截面尺寸。四、改善軸的受力狀況，減小應力集中1、合理布置軸上的零件，改善軸的受力狀況卷筒只受彎矩2、減小應力集中的措施：一般在截面尺寸變化處應采用圓角過渡。重要結構中：采用卸載槽B、過渡肩環(huán)、凹切圓角、在輪轂上作出卸載槽B。14-4軸的強度計算根據(jù)軸的承載情況，采用相應的計算方法。一、按扭轉強度計算：

此方法只適用于承受轉矩的傳動軸的精確計算。也適用于既受彎矩又受扭矩的軸的近似計算。強度條件：τ—軸的扭切應力，MpaT—轉矩，NmmWT— 抗扭截面系數(shù)，mm3P—軸傳遞的功率，Kwn—軸的轉速，r/mind—軸的直徑，mm[τ]—許用扭切應力，Mpa設計公式：注意：1、對于既傳遞轉矩又承受彎矩的軸，利用上式估算軸徑必須把[τ]適當降低（C取大值）。2、當作用在軸上彎矩比轉矩小或只傳遞轉矩時，C取較小值。也可采用經(jīng)驗公式來估算軸的直徑：高速輸入軸直徑：d=（0.8~1.2）DD—電動機軸直徑低速軸的直徑：d=（0.3~0.4）aa—中心距二、按彎扭合成強度計算：在外載荷和支承反力的作用位置確定后，由此可作軸的受力分析，繪制彎矩圖和轉矩圖。這時可按彎扭合成強度計算軸徑。危險截面的當量應力：σb—彎矩M產生的彎曲應力τ——轉矩T產生的扭切應力對于直徑為d的圓軸：W—抗彎截面系數(shù)M—彎矩WT—抗扭截面系數(shù)T——轉矩將σb、τ代入強度條件表達式：[σ–1b]—對稱循環(huán)下的許用彎曲應力，見表14-3不變的轉矩：轉矩脈動變化：頻繁正反轉軸：

是對稱循環(huán)變應力，的循環(huán)特性與不同引入折合系數(shù)α：當量應力：校核公式由校核公式得設計公式：按彎扭合成強度計算軸徑的一般步驟：（1）將外載荷分解到水平面和垂直面內，求垂直面支反力FV和水平面支反力FH。（2）作垂直面彎矩MV圖，水平面彎矩MH圖。（3）作合成彎矩M圖，（4）作轉矩T圖，（5）彎扭合成，作當量彎矩Me圖，（6）計算危險截面軸徑：注意：對于有鍵槽的截面，應將計算出的軸徑加大4%左右。若計算出的軸徑小于結構設計的估算軸徑，且相差不很大，一般以結構設計的軸徑為準。反之，表明結構圖中軸的強度不夠，必須修改結構設計。14-5軸的剛度計算軸的剛度不夠，受彎矩作用會產生彎曲變形，受轉矩作用會產生扭轉變形，影響軸的正常工作。必須根據(jù)軸的工作條件限制其變形量：撓度轉角扭角扭角：一、彎曲變形計算：計算軸在彎矩作用下所產生的撓度y，轉角θ。方法：（1）按撓曲線的近似微分方程式積分求解（等直徑軸）（2）變形能法（階梯軸）二、扭轉變形計算：等直徑軸扭角：T—轉矩，Nmml—軸受轉矩作用的長度，mmG—材料的切變模量，MpaIp—軸截面的極慣性矩d—軸徑，mm階梯軸扭角：14-6軸的臨界轉速的概念臨界轉速nc：產生共振時軸的轉速。對于重要的，尤