轴用途和分类

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1、第十一章轴§11-1概述一．轴的用途和分类轴的功用：支承回转零件，并传递运动和动力。轴的分类：按受载按轴线形状直轴二．轴的设计内容轴的设计包括三．轴的材料主要是碳钢和合金钢。碳钢：价格低廉，对应力集中的敏感性低，可用热1处理或化学处理提高耐磨性和抗疲劳强度，最常用45号钢。合金钢：比碳钢具有更高的机械性能和更好的淬火性能。在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及在高温或低温条件下工作的轴，采用合金钢。注意：在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量相差不多，所以不能用合金钢提高轴的刚度。在选择钢的种类和热处理方法时，应根据强度和耐磨性，而不是刚度。但在既定条

2、件下，有时也用强度较低的钢材，而用适当增大轴的截面面积的办法来提高轴的刚度。ZT和QT容易做成复杂的形状，且价廉，有良好的吸振性和耐磨性，对应力集中敏感性低，可制造外形复杂的轴。§11-2轴的结构设计轴的结构设计包括定出轴的合理外形和全部结构尺寸。轴的结构主要取决于：轴在机器中的安装位置及形式；轴水零件的类型、尺寸、数量及和轴的联接方法；载荷的性质、大小及分布情况；轴的加工工艺等。轴的结构应满足：轴和轴上零件有准确的工作位置；轴上零件便于装拆和调整；轴有良好的制造工艺等。一．拟定轴上零件的装配方案二．轴上零件的定位1．轴上零件的轴向定位定位轴肩的高度：h=(0.7~1.0)d，非定位轴肩的高

3、度，一般取为1~2mm。2．零件的周向定位三．各轴段直径和长度的确定四．提高轴的强度的常用措施1．合理布置轴上零件以减小轴的载荷2．改进轴上零件的结构以减小轴的载荷3．改进轴的结构以减小应力集中的影响4．改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度五．轴的结构工艺性§11-3轴的计算轴的计算通常在初步完成结构设计后进行校核计算。计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时校核轴的振动稳定性。一．轴的强度校核计算根据轴的受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当选取许用应力。对于仅仅（或主要）承受扭矩的轴（传动轴），按扭转强度计算；对于只承受弯矩的轴（心轴），按弯曲强度计算；对于既承受弯矩又承受扭矩的轴（转

4、轴），按弯扭组合强度进行计算，需要时按疲劳强度进行精确校核。1．按扭转强度条件计算这种方法只按轴所受的扭矩计算轴的强度；如果还受不大的弯矩，则用降低许用扭转切应力的方法予以考虑。在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。对于不太重要的轴，也可作为最后计算结果。轴的扭转强度为由上式可得轴径式中：，表15-3。对于空心轴，β=0.5~0.6当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径d>100mm的轴，有一个键槽时，轴径增大3%；有两个键槽时，应增大7%。对直径d≤100mm的轴，有一个键槽时，轴径增大5~7%；有两个键槽时，应增大10~15%。然后将轴径圆整为标准

5、直径。这样求出的直径，只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径dmin。2．按弯扭组合强度条件计算通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸、轴上零件的位置、外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上载荷（弯矩和扭矩）可求得，因而可按弯扭组合强度条件对轴进行强度校核计算。1）作出轴的计算简图（即力学模型）轴所受的载荷是从轴上零件传来的。计算时，常将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起。通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关，按图15-23确定。在作计算简图时，应先求出轴上受力零件的载荷（若为空间力系，应把

6、空间力分解为圆周力、径向力和轴向力，然后把他们全部转化到轴上），并将其分解为水平分力和垂直分力，然后求出各支承处的水平反力RH和垂直反力RV（轴向反力可表示在适当的面上）。1）作出弯矩图根据上述简图，分别按水平面和垂直面计算各力生产的弯矩，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩MH图和垂直面上的弯矩MV图；然后按下式计算总弯矩并做出M图：2）作出计算扭矩图将T折算为αT。3）作出计算弯矩图根据已做出的总弯矩图和扭矩图，求出计算弯矩Mca，并做出Mca图。式中：α---考虑扭矩和弯矩的加载情况及产生应力的循环特性差异的系数。通常弯矩产生的弯曲应力是对称循环变应力，扭矩产生的扭转切应力常常不是对称循

7、环变应力，故在求计算弯矩时，必须计及这种循环特性差异的影响。当扭转切应力为静应力时，取α≈0.3；扭转切应力为脉动循环变应力时，取α≈0.6；若扭转切应力也为对称循环变应力时，则取α=1。5)校核轴的强度已知轴的计算弯矩后,即可针对某些危险截面作强度校核计算。按第三强度理论，计算弯曲应力心轴工作时,只受弯矩而不承受扭矩,所以上式中,应取T=0。转动心轴的弯矩在轴截面上引起的应力是对称循环变应力；固定心轴，考虑