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文档简介
轴的强度计算演示文稿目前一页\总数三十二页\编于十九点优选轴的强度计算目前二页\总数三十二页\编于十九点16.1概述功用:轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
16.1.1轴的分类按照承受载荷的不同,轴可分为:1.转轴─同时承受弯矩和转矩的轴,如减速器的轴。2.心轴─只承受弯矩的轴,如火车车轮轴。转动心轴固定心轴如:齿轮轴火车轮轴目前三页\总数三十二页\编于十九点3.传动轴─主要承受转矩的轴,不受弯矩或弯矩很小,如汽车的传动轴。除了刚性轴外,还有钢丝软轴,可以把回转运动灵活地传直轴根据外形的不同,可分为光轴和阶梯轴。按照轴线形状的不同,轴可分为曲轴和直轴两大类。轴一般是实心轴,有特殊要求时也可制成空心轴。16.1概述到不开敞地空间位置。桥式起重机大车行走机构车轮轴目前四页\总数三十二页\编于十九点16.1.2轴的材料16.1概述
轴的材料主要是碳钢和合金钢。轴的常用材料及其部分机械性能(见下页)
目前五页\总数三十二页\编于十九点16.1概述目前六页\总数三十二页\编于十九点16.1概述16.1.3轴设计的主要问题2.结构:轴向、周向定位;工艺要求;安装和维修3.工作能力:强度、刚度、耐磨性和振动的稳定性等;重型轴还要考虑毛坯制造、探伤、起重。1.材料:见前述目前七页\总数三十二页\编于十九点16.2轴的结构设计16.2.1轴的毛坯
尺寸较小的轴可以用圆钢车制,尺寸较大的轴则应用锻造毛坯。铸造毛坯应用较少。16.2.2轴的组成
轴主要由轴头、轴身、轴颈三部分组成。轴端轴头轴颈轴头轴身轴的结构和形状取决于:轴的毛坯种类轴上作用力的大小及分布情况轴上零件的位置、配合性质以及联结固定的方法轴承的类型、尺寸和位置轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求目前八页\总数三十二页\编于十九点16.2轴的结构设计要求:受载合理轴及轴上零、部件定位及固定可靠良好的制造、拆装工艺性减小应力集中1.受载合理(1)减小轴上扭矩。
改变轴上零件的布置,有时可以减小轴上的载荷。
目前九页\总数三十二页\编于十九点(2)减小轴上弯矩。(3)改变零件的结构可以改变轴的类型a)T由卷筒传递,轴仅受M(心轴)b)T由轴传递,轴受M、T(转轴)16.2轴的结构设计
卷筒的轮毂结构MmaxMmax
改进轴上零件的结构也可以减小轴上的最大载荷。
目前十页\总数三十二页\编于十九点16.2轴的结构设计2.轴在轴上零件定位、固定可靠、装拆方便见3.良好的工艺性(1)退刀槽需磨削处需车螺纹处(2)倒角易对中安装(紧配合处),安全倒角、圆角一致。(3)键槽:在同一母线上目前十一页\总数三十二页\编于十九点16.2轴的结构设计(4)非定位轴肩的设置:便于紧配合处的安装4.尽量避免应力集中(1)减小不必要的尺寸变化和减小尺寸变化的幅度;(2)采用大过渡圆角;(3)紧配合处采用卸载槽;(4)减少表面粗糙度;(5)采用輾压、喷丸工艺。16.2.3零件在轴上的固定轴上零件常以其毂和轴联接在一起。轴和毂的固定可分为轴向固定和周向固定两类。目前十二页\总数三十二页\编于十九点16.2轴的结构设计1.轴上零件的轴向固定
轴上零件轴向固定的方法有:轴肩(或挡环)、弹性挡圈、套筒、锁紧挡圈(加紧定螺钉)、锥形轴头、紧定螺钉、圆螺母、紧配合、轴端挡圈等结构。详见P311图16.3目前十三页\总数三十二页\编于十九点
轴肩由定位面和内圆角组成DhCrdbDhrRd轴肩处16.2轴的结构设计目前十四页\总数三十二页\编于十九点16.2轴的结构设计2.轴上零件的周向固定
常用的周向固定方法有键、花键、成形、弹性环、销和过盈配合等联接。
目前十五页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算轴的强度计算主要由三种方法(据轴受载及对安全要求)设计思路:(1)按许用切应力计算(2)许用弯曲应力计算;(3)安全系数校核计算。16.3.1按许用切应力计算1.应用(仅与T有关)(1)传动轴计算(主要T)(2)需初步结构化的转轴(只知T)(3)不重要转轴的计算(将M影响折算进行内)目前十六页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算2.算式强度条件:(16.1)设计式:(16.2)式中:目前十七页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算16.3.2按许用弯曲应力计算(弯扭组合计算)1.应用(1)(初步结构化)已知跨度的转轴(支点确定)(2)一般为重要的转轴2.算式弯曲应力一般计算顺序如下:(1)画空间受力简图;(2)作水平、垂直平面受力图;(3)作;作;(4)作合成;目前十八页\总数三十二页\编于十九点由第三强度理论M、T载荷性质相同:(5)作T图;M、T载荷性质不同时:将修正成与性质相同的应力(引入)16.3轴的强度计算目前十九页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算(16.3)(8)设计式(16.4)对于不变T:对于脉动循环的T:对于对称循环的T:式中-应力修正系数;(6)作当量;(7);目前二十页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算3.计算步骤(1)作空间受力简图(图a);(2)作垂直平面(V面)受力图,计算支反力(图b);(3)作(a)(b)(c)目前二十一页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算(4)作水平平面(H面)受力图,计算支反力(图d)(5)作(d)(e)目前二十二页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算(6)作合成弯曲图M(图f)逐点合成(7)作T图(图g)(8)作当量弯矩图(图h)
逐点合成(f)(g)(h)目前二十三页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算(9)计算d作等强度轴(10)进一步结构化(尺寸细化,加工、配合得知)16.3.3安全系数校核计算1.应用:(1)结构细化的重要轴(改善薄弱环节)(2)只限危险截面处2.算式(1)疲劳强度安全系数的校核计算(防疲劳破坏)确定危险截面目前二十四页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算弯曲作用下的安全系数扭转作用下的安全系数(16.5)式中:目前二十五页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算目前二十六页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算(16.6)(2)静强度安全系数校核计算(防止尖峰载荷出现时轴塑性变形)目前二十七页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算(16.7)目前二十八页\总数三十二页\编于十九点16.3轴的强度计算例题16.2见P316目前二十九页\总数三十
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