軸的強度步驟教學(xué)提綱

1、下一頁下一頁上一頁上一頁退出退出分目錄分目錄軸的強度步驟按外形分按外形分按載荷分按載荷分直軸直軸曲軸曲軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸軟軸軟軸傳動軸傳動軸心軸心軸光軸光軸階梯軸階梯軸空心軸空心軸固定心軸固定心軸轉(zhuǎn)動心軸轉(zhuǎn)動心軸一、軸的一、軸的用途用途與分類與分類8-1 8-1 概述概述8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類支承回轉(zhuǎn)零件，傳遞支承回轉(zhuǎn)零件，傳遞運動和動力。運動和動力。軸的分類軸的分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類空心軸空心軸8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類

2、8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類8-1 8-1 概述概述 一、軸的用途與分類一、軸的用途與分類二、軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則二、軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則疲勞斷裂疲勞斷裂過大變形過大變形( (高速高速) )共振共振主要失效形式主要失效形式設(shè)計準(zhǔn)則設(shè)計準(zhǔn)則疲勞強度校核、疲勞強度校核、靜強度校核靜強度校核剛度計算剛度計算振動穩(wěn)定性計

3、算振動穩(wěn)定性計算8-1 8-1 概述概述 二、軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則二、軸的失效形式及設(shè)計準(zhǔn)則1.1.軸的材料選擇軸的材料選擇2.2.軸徑的初步計算軸徑的初步計算3.3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.4.軸的強度校核軸的強度校核5.5.軸的剛度、振動穩(wěn)定性計算軸的剛度、振動穩(wěn)定性計算軸的設(shè)計步驟軸的設(shè)計步驟8-1 8-1 概述概述 三、軸的設(shè)計步驟三、軸的設(shè)計步驟對軸材料的要求對軸材料的要求: :(1)(1)具有足夠的強度、足夠的塑性、沖擊具有足夠的強度、足夠的塑性、沖擊 韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；韌性、抗磨損性和抗腐蝕性；(2)(2)對應(yīng)力集中的敏感性??；對應(yīng)力集中的敏感性??；(3)(3)具有

4、良好的工藝性；具有良好的工藝性；(4)(4)能通過各種熱處理方式提高軸的疲勞強度。能通過各種熱處理方式提高軸的疲勞強度。8-2 8-2 軸的材料軸的材料 一、軸的材料要求一、軸的材料要求8-2 8-2 軸的材料軸的材料軸材料的選擇軸材料的選擇 主要采用主要采用碳素鋼碳素鋼和和合金鋼合金鋼。碳鋼比。碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較小，應(yīng)用廣泛。小，應(yīng)用廣泛。 形狀復(fù)雜的軸可采用球墨鑄鐵。形狀復(fù)雜的軸可采用球墨鑄鐵。 參考教材表參考教材表8-18-1。8-2 8-2 軸的材料軸的材料 二、軸的材料選擇二、軸的材料選擇8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 一

5、、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則原則原則: :1 1 軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸軸上零件易于安裝、調(diào)整、拆卸2 2 軸的受力合理、應(yīng)力集中小軸的受力合理、應(yīng)力集中小3 3 軸上零件定位準(zhǔn)確軸上零件定位準(zhǔn)確4 4 軸便于加工軸便于加工, ,加工工藝性好加工工藝性好二、制造安裝要求二、制造安裝要求1 1 軸的形狀軸的形狀階梯軸階梯軸光光 軸軸等強度易加工8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 二、制造安裝要求二、制造安裝要求8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則階梯

6、軸的結(jié)構(gòu)階梯軸的結(jié)構(gòu)光軸的結(jié)構(gòu)光軸的結(jié)構(gòu)8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 二、制造安裝要求二、制造安裝要求2 2 軸的裝配工藝性軸的裝配工藝性8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 二、制造安裝要求二、制造安裝要求三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況1 1 軸上零件的布置軸上零件的布置8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況2 2 減輕軸的應(yīng)力集中減輕軸的應(yīng)力集中8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況1 1）相鄰軸

7、段直徑相差不宜過大）相鄰軸段直徑相差不宜過大2 2）軸肩過渡圓角應(yīng)大）軸肩過渡圓角應(yīng)大8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況3 3）在軸上或輪轂上開減載槽）在軸上或輪轂上開減載槽8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況4 4）肩環(huán)）肩環(huán)5 5）凹切圓角）凹切圓角8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況6 6）柔性輪轂）柔性輪轂8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況

8、三、改善軸的受力情況7 7）盤銑刀開鍵槽）盤銑刀開鍵槽9 9）避免在軸上打?。┍苊庠谳S上打印8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 三、改善軸的受力情況三、改善軸的受力情況8)8)軸上盡量避免開橫孔，若不可避免應(yīng)軸上盡量避免開橫孔，若不可避免應(yīng)將孔端倒角，提高表面粗糙度等級。將孔端倒角，提高表面粗糙度等級。四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定1 1 軸上零件的周向定位與固定軸上零件的周向定位與固定1 1）鍵聯(lián)接）鍵聯(lián)接8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定2 2）花鍵聯(lián)接）花鍵聯(lián)接3 3）成型聯(lián)接）成型聯(lián)接8-3 8-3 軸的結(jié)

9、構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定4 4）彈性環(huán)聯(lián)接）彈性環(huán)聯(lián)接5 5）銷聯(lián)接）銷聯(lián)接8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定6 6）過盈聯(lián)接）過盈聯(lián)接2 2 軸上零件的軸向定位與固定軸上零件的軸向定位與固定1 1）軸肩）軸肩8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定1 1）軸肩）軸肩2 2）軸環(huán)）軸環(huán)8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定3 3）鎖緊擋圈）鎖緊擋圈4 4）彈性擋圈）彈性擋圈5)5)軸端擋圈軸端擋

10、圈8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定5)5)軸端擋圈軸端擋圈6)6)圓螺母和止動墊圈圓螺母和止動墊圈7 7）軸套定位）軸套定位8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定8 8）圓錐形軸頭定位）圓錐形軸頭定位8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 四、軸上零件的定位和固定四、軸上零件的定位和固定9 9）螺釘鎖緊擋圈）螺釘鎖緊擋圈五、軸的加工工藝性五、軸的加工工藝性8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 五、軸的加工工藝性五、軸的加工工藝性8-3 8-3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 五、軸的加

11、工工藝性五、軸的加工工藝性兩個鍵槽位于同一直線上，且鍵槽尺寸盡兩個鍵槽位于同一直線上，且鍵槽尺寸盡可能一致?？赡芤恢?。已知：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩已知：作用在軸上的轉(zhuǎn)矩T T適用：適用： 1. 傳動軸的設(shè)計；傳動軸的設(shè)計； 2. 彎矩較小的轉(zhuǎn)軸；彎矩較小的轉(zhuǎn)軸； 3. 粗粗(初初)估軸的直徑；估軸的直徑； 4. 不重要軸的設(shè)計不重要軸的設(shè)計8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算一、按扭轉(zhuǎn)強度條件一、按扭轉(zhuǎn)強度條件軸的強度計算通常是在初步完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行校核計算。軸的強度計算通常是在初步完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計后進行校核計算。8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 一、按扭轉(zhuǎn)強度條件一、按扭轉(zhuǎn)強度條

12、件 23N/mm 2 . 01095503TTTdnPWTT軸的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm，T軸傳遞的扭矩，N.mmWT軸的抗扭截面模量，mm3；P軸傳遞的功率，kW；n軸的轉(zhuǎn)速，r/min；T許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，N/mm；8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 一、按扭轉(zhuǎn)強度條件一、按扭轉(zhuǎn)強度條件 mm 2 . 0109550 3.03.3nPAnPdT軸的最小直徑設(shè)計公式：軸的最小直徑設(shè)計公式：A0由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，由軸材料及承載情況確定的系數(shù)，A0=110160, 材材質(zhì)好、彎矩較小、無沖擊和過載時取小值；反之取大值。質(zhì)好、彎矩較小、無沖擊和過載時取小值；反之取大值?？招妮S內(nèi)外徑的比值，

13、常取空心軸內(nèi)外徑的比值，常取0.50.6。當(dāng)軸上有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：單鍵增大當(dāng)軸上有鍵槽時，應(yīng)適當(dāng)增大軸徑：單鍵增大3%-5%，雙鍵增大雙鍵增大7%-10%。8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 一、按扭轉(zhuǎn)強度條件一、按扭轉(zhuǎn)強度條件實心圓軸實心圓軸 mm )1 ( )1 (2 . 0109550 3.403.43nPAnPdT空心圓軸空心圓軸已知：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距已知：各段軸徑，軸所受各力、軸承跨距計算：軸的強度計算：軸的強度步驟：可先畫出軸的彎矩扭矩合成圖，步驟：可先畫出軸的彎矩扭矩合成圖，然后計算危險截面的最大彎曲應(yīng)力。然后計算危險截面的最大彎曲應(yīng)力。二、按彎扭合成

14、強度計算二、按彎扭合成強度計算主要用于計算一般重要，受彎扭復(fù)合的主要用于計算一般重要，受彎扭復(fù)合的軸。計算精度中等。軸。計算精度中等。8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 二、按彎扭合成強度條件二、按彎扭合成強度條件222N/mm4bTbca第三強度理論bTcaTTbWTMWTWMWTdTWTdMWM222332422 . 01 . 08-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 二、按彎扭合成強度條件二、按彎扭合成強度條件122)(bcacaWTMWM彎曲應(yīng)力彎曲應(yīng)力 對稱循環(huán)對稱循環(huán)彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同所以引入的應(yīng)力彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的循環(huán)特征不同所以引入的應(yīng)力校正系數(shù)校正

15、系數(shù)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不變化的轉(zhuǎn)矩不變化的轉(zhuǎn)矩脈動變化的轉(zhuǎn)矩脈動變化的轉(zhuǎn)矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩頻繁正反變化的轉(zhuǎn)矩,3 . 011bb,6 . 001bb,111bb-1-1對稱循環(huán)應(yīng)對稱循環(huán)應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力力下軸的許用應(yīng)力0 0脈動循環(huán)應(yīng)力脈動循環(huán)應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力+1+1靜應(yīng)力下軸靜應(yīng)力下軸的許用應(yīng)力的許用應(yīng)力軸的許用彎曲應(yīng)力，表軸的許用彎曲應(yīng)力，表8-38-38-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 二、按彎扭合成強度條件二、按彎扭合成強度條件311 . 0bcaMd122)(bcacaWTMWM計算彎矩計算彎矩或校核軸徑8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 二、按彎扭合成

16、強度條件二、按彎扭合成強度條件已知：軸的結(jié)構(gòu)和尺寸、軸所受各力、已知：軸的結(jié)構(gòu)和尺寸、軸所受各力、 軸承跨距、過渡圓角、表面粗糙軸承跨距、過渡圓角、表面粗糙 度、軸轂配合度、軸轂配合計算：軸的強度計算：軸的強度用于重要的軸，計算精度高且復(fù)雜用于重要的軸，計算精度高且復(fù)雜三、按疲勞強度計算安全系數(shù)三、按疲勞強度計算安全系數(shù)8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 三、按疲勞強度計算安全系數(shù)三、按疲勞強度計算安全系數(shù)軸的疲勞強度軸的疲勞強度許用安全系數(shù)許用安全系數(shù)S1.3-1.5,用于材料均勻；用于材料均勻；S=1.5-1.8,用于材料不夠均勻；用于材料不夠均勻；S=1.8-2.5,用于材料均勻性

17、用于材料均勻性及及 計算精確度很低計算精確度很低,或軸徑或軸徑 d200mm。8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 三、按疲勞強度計算安全系數(shù)三、按疲勞強度計算安全系數(shù)maKSy1僅受扭轉(zhuǎn)作用時的安全系數(shù)僅受扭轉(zhuǎn)作用時的安全系數(shù)maKSy1僅受彎曲作用時的安全系數(shù)僅受彎曲作用時的安全系數(shù)caSSSSSS22計算安全系數(shù)計算安全系數(shù)maxs0max00202000SSSSSSSSscaS0=1.21.4，用于高塑性材料；，用于高塑性材料；S0=1.41.8，用于中等塑性材料，用于中等塑性材料S0=1.82，用于低塑性材料的軸，用于低塑性材料的軸S0=23，用于鑄造軸，用于鑄造軸.四、按靜強度條件計算安全系數(shù)四、按靜強度條件計算安全系數(shù)8-4 8-4 軸的強度計算軸的強度計算 四、按靜度計算安全系數(shù)四、按靜度計算安全系數(shù)對瞬時過載較大的軸，按尖峰載荷進行靜強度校核。對瞬時過載較大的軸，按尖峰載荷進行靜強度校核。8-5 8-5 軸的剛度計算軸的剛度計算扭轉(zhuǎn)角偏轉(zhuǎn)角撓度yyTTy 8-5 8-5 軸的剛度計算軸的剛度計算 0 0 8-6 8-6 軸的共振和臨界轉(zhuǎn)速軸的共振和臨界轉(zhuǎn)速剛性軸剛性軸 nnc1，nnc1，1.4