第一章绪论、第二章轴的设计

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1、第一章绪论一、刖肯由于电力工业、化学工业、石油化学工业、冶金工业、核技术、空间技术以及农业的迅速发展，对泵提出许多愈来愈高的要求。在这些要求之中，特别突出的是工作的可靠性和一定的寿命。虽然一种机器工作的可靠性和许多因素有关，但是，强度往往是影响最大的因索。因此，泵零件的强度计算问题，显然越来越重耍。国内外文献中曾多次报导由于强度而造成的泵故障和事故。因为泵零件形状比较复杂，加上过去在泵的强度计算和试验方面的研究工作做得不多，所以至今泵零件的计算问题，还不能像其它的机器那样，有比较成熟的计算方法。本书在分析泵零件受力情况的基础上，结合机械零件强

2、度和材料力学的的相关知识。对常见的泵零件进行逐一分析。本书主要内容包括：一、泵轴强度计算，分析泵轴常见的受力情况，校核泵轴的强度与刚度二、泵轴的临界转速，三、泵叶轮强度的计算四、泵壳的结构和强度计算方法五、泵盖的计算六、泵结构连接螺栓和泵轴连接键的强度计算七、轴承的计算二、弹性力学的基本知识1）理论力学的研究对象和内容：研究对象：质点、质点系、刚体、刚体系。理论力学其实就是质点力学和刚体力学，是从牛顿定律演绎而来的。研究内容：物体机械运动的一般规律。2）材料力学的研究对象、内容和任务：研究对象：杆状结构。研究内容：杆件在拉压、剪切、弯曲、扭转

3、和组合受力作用下的应力和位移。3）结构力学的研究对象、内容和任务：研究内容：杆件系统（结构）、梁、刚架、桁架、组合结构和拱。研究内容：结构的组成规律、特性和外来因索作用下的内力、位移及其分布规律。1-1弹性力学的研究对象1）弹性：物休的应力和应变之间有着——对应的关系，且当外作用除去后，物体可恢复原状的特性。2）弹性体——仅有弹性性质的一种理想物体。3）弹性力学——研究弹性体在外界因素（外力作用温度变化、边界约束等）影响下，其内部所产生的应力、形变和位移的学科。4）研究对象——板、壳、地基、堤坝和挡土墙等实体结构，以及对杆件结构做更为严密精确

4、的研究。5）研究任务一一分析各种结构物或其构件在弹性阶段的应力和位移，校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性，寻求或改进它们的计算方法，采取最优化的方案解决安全与经济的矛盾。弹性力学可分为数学弹性力学和应用弹性力学两种，前者是经典的精确理论；后者是在前者各种基本假设的基础上，根据实际应用的需要，再加上一些关于形变状态和应力分布的假定来简化数学推导,得出一些应用性很强的理论。从数学上看，应用弹性力学粗糙一些;但它的方程和计算公式较简单，且能满足很多结构设计的耍求，从而很实用。按分析的方法和解答的精度来说，实用弹性力学接近材料力学。6）弹性力学

5、与材料力学对杆件结构研究的区别：研究范围：弹性力学只研究弹性体和物体的弹性阶段；而材料力学还研究物体的塑性阶段，包括蠕变、疲劳等方面的问题。研究方法：材料力学对应力分布或形变状态做一些近似假设，所得结果往往是近似的、初等的，限于一定条件下应用；而弹性力学则从基本假设出发，对物体的应力变形进行精确分析，所得结果更为精确，可用來校核材料力学结果。1-2弹性力学中的几个基本概念1-3弹性力学中的基本假设1-4有限元分析的基本思想1-5弹性力学中的基本方程第二章泵轴的强度设计1概述1.1泵轴的工作环境泵轴在运行中，除了承受扭矩外，还承受由涡室产生的径

6、向力,由皮带传动所引起的径向力、转子自重及由静不平衡所引起的离心力等，这些力都会使轴产&弯曲:而轴向力会使轴产纶拉伸或压缩。在开始设计时，轴的长度和跨度均未定，轴所受的弯矩无法求得;另一方面，对离心泵来说，除了要考虑轴的强度外，述要考虑刚度，即轴的最大挠度不能超过泵内最小密封间隙。因此，在结构设计完成后，尚需对轴进行强度校核和刚度验算。泵轴是传递动力的零件，从轴不被破坏的角度出发，希望轴的尺寸大一些，材料用的好些;另一方面，从降低成本观点出发，希望轴的尺寸小些，用的材质差些。这要求是相互矛盾的，必须根据具体情况，合理选择材料，正确确定尺寸。轴

7、的材料在一般清水泵的情况下使用硬钢或中硬钢。如抽送有腐蚀性和磨损性的液体，因特别易于损伤填料箱部分的轴表面，需耍采取保护轴的方法。抽送海水等的泵，在接触液体的轴上用耐蚀性轴套加以保护。在抽送腐蚀性特别强的液体的情况下，轴木身要用耐腐蚀的不锈钢及其他材料制成。如液体中含有固体颗粒并带有磨损性物质，要在填料箱部分的轴表面上罩上轴套。轴套以硬材料为好，根据情况也可在其表面敷以司太立合金(Stellite)和科罗莫尼合金(Colmonoy)等硬质材料。1.2泵轴强度校核的方法校核水泵轴强度的方法有两种:一是试验研究，二是分析计算。由于试验研究需要花费

8、很长时间和高昂费用，同时，试验研究只能在已制成的轴上进行，设计阶段则无法进行。因此，人们很早就致力于用分析计算的方法研究轴的强度。然而，轴强度的计算甚为困难。一方面