機(jī)械軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核

1、軸的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核以轉(zhuǎn)軸為例，軸的強(qiáng)度計(jì)算的步驟為：1求作用在齒輪上的力廠2T2X138633F=1=3381.30Nf1d821Fr1fan20。二33813xtan20123.69N2求軸承上的支反力垂直面內(nèi)：F=917NNV1F二314NNV2F=863NNH2水平面內(nèi)：F二2518NNH1（1）畫受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖V根據(jù)第四強(qiáng)度理論且忽略鍵槽影響二二b=70MPaW-1M=M2+O.75T232載荷卜支反核力/水丄兒FF_2518NNH1F_917NNVlF_863NNH2F_314NNV2彎矩MMvm1_Fx75VMax1NV1_188850NmmMvm1_Fx75VMax1

2、Nv1_68775Nmm彎矩MMhm2_Fx164HMax2n2_141532NmmMvm2_Fx164V-ax2NV2_51496Nmm總彎矩M_JM2+M2_2.01x105N.mm1HmaxvmaxM2_#M2+M2Hmax2Vmax2二1.51x105N.mm扭矩TW=9.2X10-6_M_1.93X105xio-3calW9.2X10-6_25.69Mpab_70MPa-1ca2W2.34X105X10-30.1x(0.045_20.69MpaL_70MPa-1所以軸的強(qiáng)度足夠1求作用在齒輪上的力Ft2_Ft1_Fr2_Fr1_2T2X588023F3_9967N13118F_F_9

3、967xtan20_3739Nr3tcosBcos14.6F_FtanB_9967Xtan14_2485Nat2求軸承上的支反力水平面內(nèi)：Fnv1x(85+118+97)+Fr3x97_Fr2x(118+97)+Fa3x豊求得F_162NNV1Fnv2x(85+118+97)+Fr3x(118+85)+Fax豊_Fr2x85求得f_-2670NNV2垂直面內(nèi):Fnh1X(85+118+97)二Ft2x(118+97)+Ft3x97求得Fnh=5646NFnh2x(85+118+97)二Ft3x(85+118)+Ft2x85求得Fnh2=7700N畫受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖INV1FtaX-KNH1,、

4、丿F.35；3-r3GS尸r上廠i-nrrrnTTTTnTTTrKiHL卜-frrrrrTTTTrn&M一MWlHrmThinnnniNV2FNHSINV1NH2(4)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度在兩個(gè)軸承處彎矩有最大值，所以校核這兩處的強(qiáng)度vo=70MPca1a軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算、校核、校核-vHAltTT載荷水平面H丄垂直面V支反力FFnh1=5646NFnh2=7700NF=162NF=-2670Nnv1NV2彎矩M1M=Fx97NHMaiNH2=770097=74690NmmM=Fx97NVMaiNV2=267097=25899Nmm彎矩M2M2=Fx85NHMaiNH1

5、=564685=47991NmmMNVMaX=FNV3乂85=162x85=1377(Nmm總彎矩M1M.=Jm“八2+M“八2+m2=8.04x105Nmm1HMaXVMaX1a總彎矩M2M=Jm“2+m“2+m2=5.41x105Nmm2弋HMaxVMaxa扭矩Tnd3W=1.25xio-532JM2+QT)2J8.042+(0.75x5.88)2Q二=62.4Mpaca1WWJM2+(aT)2J5.412+0.75x(5.88)2Q=59Mpaca2WW精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1判斷：危險(xiǎn)面為A面與B面2對(duì)截面III截面III左側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1x503=12500mm2抗

6、扭截面系數(shù)W=0.2d3=0.2x503=25000mm2截面A左側(cè)的彎矩M為38M=588023x=230359Nmm97截面A左側(cè)的扭矩T為T=T2=588023Nmm截面A上的彎曲應(yīng)力MQ=18.4MPabW截面A上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力Q=23.52MPabWt軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得b=735Mpa=540Mpa,a=355MpaS-1t=200MpaD=50二i.ii,d45查得）一：=m,二：=n查得材料的敏性系數(shù)為宀二J應(yīng)力集中系數(shù)為二1+喬（氐u1）=fcT=1+（叫1）=1.515查得外表質(zhì)量系數(shù)二二：二：查得尺寸系數(shù)為一二二二；查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為二=:計(jì)算得綜合

7、系數(shù)為祐1Kr=-1=2.625占TFcr氏=1=1.974耳fir取40Cr的特征系數(shù)為-二一-:二取二二2.1=，取_-：=n計(jì)算安全系數(shù)_焉+碼唏_i鋁二8.358.5ff5T10.43X8.35S.5ca.-6.425=1.5孤+S?V10,432+8,35S2故可知截面III左側(cè)安全截面A右側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1x453=9112.5mm2抗扭截面系數(shù)W=0.2d3=0.2x453=18225mm2截面A左側(cè)的彎矩M為M二588023x59二357664Nmm97截面A左側(cè)的扭矩T為T=T2=588023Nmm截面上的彎曲應(yīng)力Mb=39MPabW截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力Tb=

8、32MPabWt軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查得二=二二：人，二一=二H過盈配合處的，查得鼻=3.48，并取上二門*二二-)查得外表質(zhì)量系數(shù)二：=二1查得尺寸系數(shù)為一二.二；查得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為二二二計(jì)算得綜合系數(shù)為1-1=3,567ruKt=+-1=2,867元/Sr取40Cr的特征系數(shù)為-二-1，取-二-.1=?.?.1，取-二：,二計(jì)算安全系數(shù)5=嚴(yán)=6.48+SSt6.12X5.365ca.5.25S=1.5孤+S?V6,122+5,36:故可知截面A左側(cè)安全綜上，截面A兩側(cè)均安全綜合以上分析，軸強(qiáng)度合格軸m的強(qiáng)度校合1求作用在齒輪上的力由前面計(jì)算可知作用在齒輪四上的力的大小等于作用在齒

9、輪三上的力，即:F4=F3=3739NTOC o 1-5 h zr4r3F4=F3=9967N1413F4=F3=2485Na4a3(2)求軸承上的支反力FNV1X(203+100)二Fr4燈00+Fa4X豊FNV2X(203+100)+F4Xd-F4X100求得F=1542NF=926NNV1NV2水平面內(nèi)：Fnh1X(203+100)二Ft4X100Fnh2x(203+10)干4x203求得Fnh產(chǎn)3290N_nh產(chǎn)6678N畫受力簡(jiǎn)圖與彎矩圖FF叮MvLjJlllijLaJNvarrTTTrrrnNH己MkMh(4)校合齒輪處截面。=更更=70MPcaW-1a載荷水平面H垂直面V支反力F

10、FNH1=329nFnh2=6678NF=1542NNV1F=926NNV2彎矩M1Mhm孑Fm2燈0=667800NmmM=Fx100HMax1NV2=152400Nmm彎矩m2MHMax2=FNH162=532980NmmM=Fx100HMaxNV1=252888Nmm總彎矩M=JM2+M2+M2=7.28xi05NmWHMaxVMaxaM=JM2+m2+m2=6.40 x105NmFHMaxVMaxa扭矩TT=188312NmmWW=nd332M2+Q7)calVW=18Mpa200mm時(shí)。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(píng)定軸對(duì)塑性變形的抵抗能力。這對(duì)那些瞬時(shí)過載很大，或應(yīng)

11、力循環(huán)的不對(duì)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(shí)載荷來(lái)校核的。靜強(qiáng)度校核時(shí)的強(qiáng)度條件是：式中：危險(xiǎn)截面靜強(qiáng)度的計(jì)算安全系數(shù)；按屈服強(qiáng)度的設(shè)計(jì)安全系數(shù)；-1.21.4,用于高塑性材料O_s/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;禺=1.82，用于低塑性材料制成的鋼軸;傀=23,用于鑄造軸；沁只考慮安全彎曲時(shí)的安全系數(shù);汕只考慮安全扭轉(zhuǎn)時(shí)的安全系數(shù);材料的抗彎和抗扭屈服極限，MPa；其中卩占=(0.550.62)疔5Mmax、Tmax軸的危險(xiǎn)截面上所受的最大彎矩和最大扭矩，N.mm；Famax軸的危險(xiǎn)截面上所受的最大軸向力，N；

12、A軸的危險(xiǎn)截面的面積，m恥W、W分別為危險(xiǎn)截面的抗彎和抗扭截面系數(shù)，m111。四、軸的設(shè)計(jì)用表表1軸的常用材料及其主要力學(xué)性能材料牌號(hào)熱處理毛壞直徑mm硬度(HBS)抗拉強(qiáng)度極限。b屈服強(qiáng)度極限。s彎曲疲勞極限o-1剪切疲勞極限T-1許用彎曲應(yīng)力。-1備注Q235A熱軋或鍛后空冷10025037539021545正火回火100300162217570285245135調(diào)質(zhì)20021725564035527515560調(diào)質(zhì)100300685490355185軸10030024027078557037021040CrNi1003002172696855403451956010027730283568541027075理氮化變形很100160241277785590375220小的軸滲碳姿1/滲碳用于要求強(qiáng)度及韌20Cr淬火5662HRC性均較高的軸6064039030516060回火用于腐蝕條件下的3Cr13調(diào)質(zhì)100224183563539523075軸100530190115用于高低溫及腐蝕lCrl8Ni9Ti淬火610101818303050508080120120180C或R表3軸常用幾種材料的和A值0軸的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35