軸的強(qiáng)度計(jì)算

1、軸的強(qiáng)度計(jì)算一、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)階梯軸外伸端直徑由實(shí)心圓軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件TW,9550P0.2d3n103對圓截式中，為軸的剪應(yīng)力，MPa；T為扭矩，N-mrgWp為抗扭截面系數(shù)，mm3;面，Wp=兀d3/16=0.2d3；P為軸傳遞的功率，KW;n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min;d為軸的直徑，mmp為許用切應(yīng)力，MPa。對于轉(zhuǎn)軸，初始設(shè)計(jì)時(shí)考慮彎矩對軸強(qiáng)度的影響，可將適當(dāng)降低。將上式改寫為設(shè)計(jì)公式,、395501033PA3P(16.1)dy3T式中，A是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)。見表16.7;P為軸傳遞的功率，KW；n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min；d為軸徑，mm表16.7常用材料的和A值軸的材料Q

2、235,20354540Cr,35SiMn38SiMnMo,42SiMn,20CrMnTit/MPa1220203030-404052A160135135118118-10710798注：1.軸上所受彎矩較小或只受轉(zhuǎn)矩時(shí)，A取較小值；否則取較大值2.用Q235、3SiMn時(shí)，取較大的A值。3.軸上有一個(gè)鍵槽時(shí)，A值增大4%5%;有兩個(gè)鍵槽時(shí)，A值增大7%10%?？山Y(jié)合整體設(shè)計(jì)將由式(16.1)所得直徑圓整為按優(yōu)先數(shù)系制定的標(biāo)準(zhǔn)尺寸或與相配合零件(如聯(lián)軸器、帶輪等)的孔徑相吻合，作為轉(zhuǎn)軸的最小直徑。二、按彎扭組合強(qiáng)度計(jì)算軸系結(jié)構(gòu)擬定以后，外載荷和軸的支點(diǎn)位置就可確定，此時(shí)可用彎扭組合強(qiáng)度校核。如

3、圖16.39(a),裝有齒輪的傳動(dòng)軸，切向力P作用在齒輪的節(jié)圓上，通過齒輪的受力分析(圖16.39(b),可知齒輪作用于軸上的是一個(gè)通過軸線并與之軸線垂直的力P和一個(gè)作用面垂直于軸線的力偶m=PR(圖16.39(c)。力P使軸產(chǎn)生彎曲變形(圖16.39(d),力偶m=PR則產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形(圖16.39(e),所以此軸是彎扭組合變形。PabM=-分別考慮力P與力偶m的作用，畫出彎矩圖(圖16.39(f)和扭矩圖(圖16.39(g),其危險(xiǎn)截面上的彎矩和扭矩值分別為lT=m=PR,由于C、D兩點(diǎn)危險(xiǎn)截面上的彎曲正應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的分布情況如圖(16.40(a)是危險(xiǎn)截面邊緣上的點(diǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力和彎曲正

4、應(yīng)力絕對值最大，故為危險(xiǎn)點(diǎn)，其正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為W:PbPa_一nj=P/38X(1+2x0.07)=43.32mm該直徑處將安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)取d2=45mm；d3與軸承內(nèi)徑相配合，為便于軸承安裝，故取d3=50mm,選定7210C;d4與齒輪孔徑相配合，為了便于裝配，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸，取d4=53mmd5起定位作用，由h=(0.070.1)d=(0.070.1)X53mm=3.715.3mm,取h=4mm,d5=61mm；d6與軸承配合，取d6=d3=50mm。軸向尺寸的確定。與傳動(dòng)零件(如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等)相配合的軸段長度，一般略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬度。題中鍛造齒輪輪轂寬度B2=(

5、1.21.5)d4=(1.21.5)x53mm=63.679.5mm,取B2=b=70mm,取軸段L4=68mm；聯(lián)軸器LH3的J型軸孔B1=60mm,取軸段長L1=58mnr取擋油板寬L6為12mm,查軸承寬度L2為20mm,與軸承相配合的軸段長度L6+L7=32mm。其他軸段的長度與箱體等設(shè)計(jì)有關(guān)，可由齒輪開始向兩側(cè)逐步確定。一般情況，齒輪端面與箱壁的距離A2取1015mm；軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離A3與軸承的潤滑有關(guān)，油潤滑時(shí)A3=35mm,脂潤滑時(shí)A3=510mm,本題取A3=5mm；分箱面寬度與分箱面的聯(lián)接螺栓的裝拆空間有關(guān)，對于常用的M16普通螺栓，分箱面寬1=5565mm考慮軸承

6、蓋螺釘至聯(lián)軸器距離A1=1015mm,初步取L2=55mm。由圖可見L3=2+A2+A3+20=(2+15+5+20)=42mmt軸環(huán)寬度L5=8mm。兩軸承中心間的跨距L=130mm(6)軸的強(qiáng)度校核：計(jì)算齒輪受力分度圓直徑d=型1=3：58=177.43mmcos:cos111713P35轉(zhuǎn)矩T=9550=9550M10x一=341071N-mmn140齒輪切向力Ft=2Td/341071=3844N177.43齒輪徑向力Fr=Fttan：cos=2844tan20o.cos11o17/13/=1427N齒輪軸向力Fx=FttanP=3844tan11o17/13/=767N繪制軸的受力簡

7、圖如圖16.43(a)所示。計(jì)算支承反力(圖16.43(b)及(d)水平平面FhiFxd265Fr_767177.432651427130一130二1237NFhii=Fr-Fhi=1427-1237=190N垂直平面FVI二FVII=Ft2=38442=1922N圖16.43軸的強(qiáng)度校核繪制彎矩圖。水平平面彎矩圖(圖16.43(c)b截面MHb=65Fhi=65X1237=80405NmmMHb=MHb-Fxd/2=80405-767X177.43/2=12361N-mmx垂直平面彎矩圖(圖16.43(e)MVb=65FVI=65X1922=124930N-mm合成彎矩圖(圖16.43(f)

8、Mb=MHb2Mx2=804052-1249302=148568N繪制轉(zhuǎn)矩圖(圖16.43(g)轉(zhuǎn)矩T=341036N-mmMb=MHb2MVb=1236121249302=125540N繪制當(dāng)量彎矩圖(圖16.43(h)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，口=0.6aT=0.6X341036=204622N-mmb截面Meb=；Mb2+gj=1485682+2046222=252868N-mmMeb=.Mb2=T2=.12554020=125540N-mm/l埔25%-sF-XQ.Q25A-BA-n2K45I10.025Db.O851二n匕IOa截面和I截面分別校核a和截面其余第皿/一用、SJ，寸.4

9、矍/00127冥對-C節(jié):CI二三,e*T+0附16/0.025C-g-0.08cM268技術(shù)要求I.熱處理:正火，硬度1S0-2U0HBS.2.未注圓角半徑R=l,笠未注倒角I.圖16.44軸的工作圖Mea=MeI=aT=204622N-mmdaJMea_二2046220.1、L-0.155-33.38mmd=3Meb=3252868b0.1J0.155=35.82mm考慮鍵槽，da=105%x33.38mm=35mm,db=105%x35.82mm=37.6mm實(shí)際直徑分別為38mm和53mm,強(qiáng)度足夠，如所選軸承和鍵聯(lián)接等經(jīng)計(jì)算后確認(rèn)壽命和強(qiáng)度均能滿足,則該軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無須修改。(7)繪制軸的零件工作圖。如圖16