轴强度计算.doc

以转轴为例，轴的强度计算的步骤为： 1、按扭转强度条件初步估算轴的直径 机器的运动简图确定后，各轴传递的P和n为已知，在轴的结构具体化之前，只能计算出轴所传递的扭矩，而所受的弯矩是未知的。这时只能按扭矩初步估算轴的直径，作为轴受转矩作用段最细处的直径dmin，一般是轴端直径。 根据扭转强度条件确定的最小直径为： （mm） 式中：P为轴所传递的功率（KW） n为轴的转速（r/min）Ao为计算系数，查表3 若计算的轴段有键槽，则会削弱轴的强度，此时应将计算所得的直径适当增大，若有一个键槽，将dmin增大5，若同一剖面有两个键槽，则增大10。 以dmin为基础，考虑轴上零件的装拆、定位、轴的加工、整体布局、作出轴的结构设计。在轴的结构具体化之后进行以下计算。 2、按弯扭合成强度计算轴的直径 l）绘出轴的结构图 2）绘出轴的空间受力图 3）绘出轴的水平面的弯矩图 4）绘出轴的垂直面的弯矩图 5）绘出轴的合成弯矩图 6）绘出轴的扭矩图 7）绘出轴的计算弯矩图 8）按第三强度理论计算当量弯矩： 式中：为将扭矩折合为当量弯矩的折合系数，按扭切应力的循环特性取值: a）扭切应力理论上为静应力时，取=0.3。 b）考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素，假定为脉动循环应力，取 =0.59。 c）对于经常正、反转的轴，把扭剪应力视为对称循环应力，取 =1（因为在弯矩作用下，转轴产生的弯曲应力属于对称循环应力）。 9）校核危险断面的当量弯曲应力（计算应力）： 式中：W为抗扭截面摸量（mm3），查表4。 为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，查表1。 如计算应力超出许用值，应增大轴危险断面的直径。如计算应力比许用值小很多，一般不改小轴的直径。因为轴的直径还受结构因素的影响。 一般的转轴，强度计算到此为止。对于重要的转轴还应按疲劳强度进行精确校核。此外，对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。表1 轴的常用材料及其主要力学性能材料牌号热处理毛坯直径（mm）硬度(HBS)抗拉强度极限b屈服强度极限s弯曲疲劳极限-1剪切疲劳极限-1许用弯曲应力-1备注Q235A热轧或锻后空冷10040042022517010540用于不重要及受载荷不大的轴100250375390215 45正火回火1017021759029522514055应用最广泛100300 162217 570 285 245 135 调质 200 217255 640 355 275 155 60 40Cr调质10010030024128673568554049035535520018570用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴 40CrNi调质10010030027030024027090078573557043037026021075用于很重要的轴38SiMnMo调质10010030022928621726973568559054036534521019570用于重要的轴，性能近于40CrNi38CrMoAlA调质606010010016029332127730224127793083578578568559044041037528027022075用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴20Cr渗碳淬火回火60渗碳5662HRC64039030516060用于要求强度及韧性均较高的轴3Cr13调质10024183563539523075用于腐蚀条件下的轴1Cr18Ni9Ti淬火10019253019519011545用于高低温及腐蚀条件下的轴180110100200490QT600-3 190270600370215185 用于制造复杂外形的轴QT800-2 245335800480290250往上 表2 零件倒角C与圆角半径R的推荐值直径d610101818303050508080120120180C或R0.50.60.81.01.21.62.02.53.0往上 表3 轴常用几种材料的和A0值轴的材料 Q235 1Cr18Ni9Ti 35 45 40Cr,35SiMn,2Cr13,2