大慶石油學(xué)院機(jī)械系機(jī)械設(shè)計(jì)教研室 軸設(shè)計(jì)計(jì)算程序的編制

軸設(shè)計(jì)計(jì)算程序的編制程序的使用范圍本程序可以對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行受力分析、彎扭合成校核和疲勞強(qiáng)度精確校核?？蛇M(jìn)行多個(gè)危險(xiǎn)截面的校核，若校核不合格、可根據(jù)加大直徑或改進(jìn)材料重新計(jì)算，直至合格為止。2．?dāng)?shù)學(xué)模型的建立、數(shù)表和線圖的公式化絕對(duì)尺寸系數(shù)的擬合公式（1）式中d為軸的截面直徑，mm.圓截面鋼材的扭轉(zhuǎn)剪切尺寸系數(shù)(2)式中d為軸的截面直徑，mm.鋼材的敏性系數(shù)(3)式中r為圓角半徑，mm;序號(hào)(a)～(f)代表的材料強(qiáng)度極限見(jiàn)表1表1軸的材料強(qiáng)度極限、（MPa）序號(hào)(a)(b)(c)(d)(e)(f)備注1400980700560420350計(jì)算1250840560420--計(jì)算若軸的材料強(qiáng)度極限不等于表1中的值時(shí)，可按插入法計(jì)算。彎曲疲勞的表面質(zhì)量系數(shù)的擬合公式(4)扭轉(zhuǎn)剪切疲勞的表面質(zhì)量系數(shù)如無(wú)試驗(yàn)資料時(shí)，可取≈。軸上鍵槽處的有效應(yīng)力集中系數(shù)的擬合公式(5)軸肩圓角處的理論應(yīng)力集中系數(shù)的數(shù)表程序化見(jiàn)子程序DKA和子程序DKB。零件與軸過(guò)盈配合處的值的數(shù)表程序化見(jiàn)子程序DKA和子程序DKB。支反力的計(jì)算公式軸上所受外力情況常見(jiàn)的可分為三類（見(jiàn)圖1、圖2、圖3）：(1)(2)(3)軸的彎矩計(jì)算公式軸的彎矩計(jì)算公式簡(jiǎn)圖如圖4所示?，F(xiàn)給出軸上各段的彎矩計(jì)算公式。（a）第一段（）（4）式中x為所計(jì)算的截面到軸左端點(diǎn)的距離，mm，為軸左端上的集中彎矩。(b)第二段（）（5）（c）第三段（）（6）說(shuō)明：在求K=1，2，3中的某一種情況的彎矩時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸的受力簡(jiǎn)圖對(duì)照軸的彎矩計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖4）做相應(yīng)的外力代換。如K=3時(shí)，式（3）、（4）、（5）中的外力根據(jù)軸的受力簡(jiǎn)圖（3）代換為。總彎矩M的計(jì)算公式i=1,2,3計(jì)算彎矩的計(jì)算公式式中α為折算系數(shù)，見(jiàn)教材第375頁(yè) ；T為扭矩，單位為N·Mpa。3確定軸的強(qiáng)度校核計(jì)算程序變量名軸的強(qiáng)度校核計(jì)算程序變量名列于表1中。名稱程序變量名公式符號(hào)單位備注軸傳遞的功率軸的轉(zhuǎn)速齒輪齒數(shù)齒輪模數(shù)法向壓力角齒輪螺旋角圓錐齒輪分度圓錐角圓錐齒輪齒寬系數(shù)帶（鏈）輪的壓軸力壓軸力與水平面的夾角輪齒徑向力輪齒圓周力軸上集中彎矩軸的計(jì)算長(zhǎng)度軸上扭矩垂直面支反力水平面支反力總彎矩彎矩計(jì)算彎矩最大計(jì)算彎矩垂直面彎矩折算系數(shù)軸上所受外力情況軸上外力軸上外力Ft1˙Ft2方向軸上外力Fr1˙Fr2方向軸上集中彎矩M1,M2方向軸徑危險(xiǎn)截面位置材料強(qiáng)度極限材料許用彎曲疲勞極限材料彎曲疲勞極限材料剪切疲勞極限軸截面上的彎曲應(yīng)力軸截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸肩圓角半徑軸肩直徑比彎扭合成應(yīng)力應(yīng)力幅平均應(yīng)力切應(yīng)力幅平均切應(yīng)力理論應(yīng)力集中系數(shù)理論應(yīng)力集中系數(shù)敏性系數(shù)敏性系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)絕對(duì)尺寸系數(shù)絕對(duì)尺寸系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)綜合系數(shù)強(qiáng)化系數(shù)計(jì)算公式選擇系數(shù)數(shù)據(jù)文件選擇系數(shù)綜合系數(shù)材料特性系數(shù)材料特性系數(shù)法向應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算安全系數(shù)設(shè)計(jì)安全系數(shù)PNZ1，Z2CM1,CM2ALPHANBETA1BETA2DELTADRQALPHAQFR1,FR2FT1,FT2M1,M2L1,L2,L3TRV1,RV2RH1,RH2MXL,MXRMH,MVMC1,MC2MCAMVAALPHAKQ1,Q2E1,E2C1,C2S1,S2DXSIGMBSIGMABSIGM1TAU1SIGMBBTAUTRDDSIGMCASIGMASIGMMTAUATAUMASIGMATAUQSQTKSKTESETBSBTKSIGMBEATQKBKKKTAUPSPTSSSTSCASPnz1,z2m1,m2αnβ1,β2δφRQFr1,Fr2Ft1,Ft2M1,M2L1,L2,L3TRV1,RV2RH1,RH2MMH,MVMcaMcaMVαdxσB[σ-1]bσ-1τ-1σbτTrD/dσσaσaσmτaτmασατqσqτkσkτεσετβσβτKσβqKτφσφτSσSτScaSkWr/minmm(°)(°)(°)N(°)NNN.mmmmN.mmNNN.mmN.mmN.mmN.mmN.mmmmmmMPaMpaMpaMpaMpaMpaMmMpaMpaMpaMpaMpa實(shí)型量法向模數(shù)φR=0.25～0.35實(shí)型量實(shí)型量L、R表示有集中彎矩的左、右截面MH,MV分別為水平和垂直面彎矩x處截面右側(cè)彎矩K=1,2,3與軸受力簡(jiǎn)圖同向，賦正1與軸受力簡(jiǎn)圖同向，賦正1與軸受力簡(jiǎn)圖同向，賦正1與軸受力簡(jiǎn)圖同向，賦正1距軸左端點(diǎn)的距離對(duì)正應(yīng)力對(duì)切應(yīng)力對(duì)正應(yīng)力對(duì)切應(yīng)力實(shí)型量，對(duì)正應(yīng)力實(shí)型量，對(duì)切應(yīng)力對(duì)正應(yīng)力對(duì)切應(yīng)力對(duì)正應(yīng)力對(duì)切應(yīng)力對(duì)正應(yīng)力，實(shí)型量見(jiàn)附表3-9KB=1、2、3、4、5的含義見(jiàn)式（4）KK=1、2、3的含義見(jiàn)圖1對(duì)切應(yīng)力，實(shí)型量對(duì)正應(yīng)力對(duì)切應(yīng)力4．軸的強(qiáng)度校核計(jì)算程序框圖YN打?。簭澟ず铣尚：私Y(jié)果ASIGMCA<SIGMAB輸入：D計(jì)算MC1,MC2,MCAB輸入：K2,XSIGMCA=10*MCA/D**3計(jì)算RV1,RV2,RH1,RH2計(jì)算FR1,FR2,FT1,FT2,M1,M2,T輸入：Q,P,N,CM1,CM2,YN打?。簭澟ず铣尚：私Y(jié)果ASIGMCA<SIGMAB輸入：D計(jì)算MC1,MC2,MCAB輸入：K2,XSIGMCA=10*MCA/D**3計(jì)算RV1,RV2,RH1,RH2計(jì)算FR1,FR2,FT1,FT2,M1,M2,T輸入：Q,P,N,CM1,CM2,Z1,Z2,K,L1L2,L3,ALPHN,BETA,SIGMAB開(kāi)始圖1。軸的強(qiáng)度校核計(jì)算程序框圖FE圖1。軸的強(qiáng)度計(jì)算程序設(shè)計(jì)框圖（續(xù)1）12310ENDNYYN計(jì)算KS，KT打印：計(jì)算結(jié)果SCA》S計(jì)算SS，ST，SCA計(jì)算BS，BT輸入：SIGMB,SIGM1,TAU1,BEATQ,S輸入：KBDBA輸入新的X？（X/Y）是Y？輸入：K2K2=？CK3=?計(jì)算鍵槽的KS，KT計(jì)算ES,ET,KS/ES,KT/ETFE圖1。軸的強(qiáng)度計(jì)算程序設(shè)計(jì)框圖（續(xù)1）12310ENDNYYN計(jì)算KS，KT打?。河?jì)算結(jié)果SCA》S計(jì)算SS，ST，SCA計(jì)算BS，BT輸入：SIGMB,SIGM1,TAU1,BEATQ,S輸入：KBDBA輸入新的X？（X/Y）是Y？輸入：K2K2=？CK3=?計(jì)算鍵槽的KS，KT計(jì)算ES,ET,KS/ES,KT/ET打開(kāi)ασ數(shù)據(jù)文件用子程序DK讀α打開(kāi)ασ數(shù)據(jù)文件用子程序DK讀ασ用子程序DKB查ασ312輸入：R，DD打開(kāi)ατ數(shù)據(jù)文件用子程序DK讀ατ用子程序DKB查ατ計(jì)算Kτ，Kτ圖1。軸的強(qiáng)度計(jì)算程序設(shè)計(jì)框圖（續(xù)2）輸入：KK，CDKK=？F用子程序DKB查（）用子程序DK讀（）打開(kāi)直徑大于100的數(shù)據(jù)文件打開(kāi)直徑30的數(shù)據(jù)文件打開(kāi)直徑50的數(shù)據(jù)文件E計(jì)算qσ,qτC輸入：R，DD打開(kāi)ατ數(shù)據(jù)文件用子程序DK讀ατ用子程序DKB查ατ計(jì)算Kτ，Kτ圖1。軸的強(qiáng)度計(jì)算程序設(shè)計(jì)框圖（續(xù)2）輸入：KK，CDKK=？F用子程序DKB查（）用子程序DK讀（）打開(kāi)直徑大于100的數(shù)據(jù)文件打開(kāi)直徑30的數(shù)據(jù)文件打開(kāi)直徑50的數(shù)據(jù)文件E計(jì)算qσ,qτC5.較典型的程序段在數(shù)組DK（8，11）中用插值法查找已存入的系數(shù)ασ(ατ)或κσ/εσ（κτ/ετ)的子程序DKB。輸入：DX為已知的圓角半徑與軸徑的比值r/d，或軸上零件與軸配合種類；DY為軸肩直徑比D/d，或材料的強(qiáng)度極限σB；KD為在數(shù)組DK（8，11）中所存元素的最大列數(shù)；DK為已讀入系數(shù)的數(shù)組。輸出DA、DB為查得的系數(shù)，若KD=11時(shí)，DA為所求值；否則DB為所求值。6．上機(jī)計(jì)算題目：見(jiàn)教材第238頁(yè)例題。輸入數(shù)據(jù)：?jiǎn)?dòng)程序后，由鍵盤(pán)輸入以下數(shù)據(jù)：Q=0.0,ALPHAQ=0.0,P=9.4,N=93.6,CM1=4.0,CM2=0.0,Z1=95.0,Z2=0.0,BETA1=9.11,BETA2=0.0,DELTA=0.0,DR=0.0,L1=106.0,L2=79.0,L3=149.0,K=1,ALPHA=0.59,SIGMAB=650.03）輸出計(jì)算打印結(jié)果如下：FIRSTHANDDATAQ=？P=？N=？ALPHAQ=？CM1=？CM2=？BETA1=？BETA2=？DELTA=？L1=？L2=？L3=？K=？ALPHA=？SIGMAB=？T=？DESIGNRESULDFR1=？FT1=？FR2=？FT2=？M1=？M2=？FV1=？FV2=？FH1=？FH2=？X=？MH=？MV=？MC1=？MC2=？MCA=？