输送机轴设计

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1、第十四章轴§14.4轴的强度计算轴的强度计算一般分两步:第一，没有周密考虑影响轴的强度因素，只按传递的扭矩来进行初步设计计算。第二，当轴的载荷情况及支承情况均为已知时，按弯扭合成的强度理论来进行设计计算。§14-3轴的强度计算一、按扭转强度计算这种计算的强度条件是：（14-1）WT——为轴的抗扭截面系数，也称之为抗扭截面模量。§14-3轴的强度计算——轴的扭剪应力、扭切应力N/mm2（MPa）T——扭矩N·mmP——轴传动的功率kWn——轴的转速rpmd——轴的直径mm[]——轴材料的称用扭剪应力

2、N/mm2（MPa）将（14-1）式移项整理得：当轴的材料确定之后，于是：（14-2）§14-3轴的强度计算各种材料[]和C值的取值见P230，表14-2注意：按此公式计算出的轴径d太小，此时可按经验公式来估算轴的直径。在一般的齿轮变速箱中，高速轴的直径d可按与其相配的电动机轴的直径D电估算，各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距a估算。d≈(0.8~1.2)D电d≈(0.3~0.4)a有时，D电=32，而算出d≥19。§14-3轴的强度计算二、按弯扭合成强度计算在进行轴的弯扭合成强度计算之前，必须完成

3、轴设计的几项工作。§14-3轴的强度计算1．轴的结构设计；2．轴的各部分尺寸的确定（初步）；3．作出轴的计算简图（抽象成为力学模型）；4．作弯矩图、扭矩图、弯扭合成图；5、选择轴的材料，确定轴的热处理方式。§14-3轴的强度计算根据弯扭合成图，找几点Me值较大的地方，同时根据轴的结构，选几点轴径较小的地方，代入如下公式校核其强度。（定几个危险断面）（14-5）（14-5）该公式的来源为材料力学第三强度理论，具体的推导，请参见材料力学。注意：（1）M——确定的危险断面受到的弯矩；§14-3轴的强度计算（

4、2）T——确定的危险断面受到的扭矩；（3）——扭矩折合系数，根据扭矩性质而定。§14-3轴的强度计算扭切应力静应力脉动循环变应力对称循环变应力弯曲应力为对称循环应力a≈0.3a≈0.６a=1（4）[σ-1b]为对称循环时的许用弯曲应力，[σ0b]为脉动循环时的许用弯曲应力，而[σ+1b]则为静应力状态下的许用弯曲应力。由P246表14-3确定。把上述公式进行变换得：（14-6）所定轴段有键槽时，计算出的d要增加4%。§14-3轴的强度计算例：如图所示为带式输送机中二级直齿园柱齿轮减速器，试设计中间轴

5、（Ⅱ轴）并校核其强度。已知：轴传递的功率PⅡ=4.42Kw，转矩TⅡ=615859Nmm，nⅡ=68.54rpm齿轮1的分度园直径d1=4*31=124mm，齿轮2的分度园直径d2=3*156=468mm，两对齿轮的啮合角均为20º，轴的材料为45#，热处理为调质。解：1，确定轴的最小直径§14-3轴的强度计算由Ⅱ轴传递的功率估算Ⅱ轴的最小直径。P245(14-2)式：由P245表14-2查得：C=112取dⅡmin=45(mm)2，进行结构设计如图所示§14-3轴的强度计算§14-3轴的强度计算3，

6、画轴的受载简图§14-3轴的强度计算注意：径向力Fr在水平面上；园周力Ft在铅垂面上。4，求作用于轴上的力由P166(11-1)式齿轮1：园周力径向力§14-3轴的强度计算齿轮2：园周力径向力注意：径向力Fr在水平面上；园周力Ft在铅垂面上。求水平面和铅垂面的轴承反力。铅垂面：水平面：§14-3轴的强度计算5，求选定断面的弯矩，并画弯矩图选择I、II、III截面为危险截面。截面Ⅰ的弯矩：截面Ⅱ的弯矩：§14-3轴的强度计算截面III的弯矩：水平面弯矩图：§14-3轴的强度计算铅垂面弯矩图：合成弯矩图：

7、6，画扭矩图TⅡ=615859(Nmm)7，画当量弯扭图（弯扭合成图）传动的扭矩T等于常数，有轻度振动单向传动，取=0.3§14-3轴的强度计算8，求当量应力对于截面Ⅰ，由于有键槽，计算轴径降低4%。d1=60×96%=57.6对于截面Ⅱ，尽管没有键槽，但是，此处尺寸变化大，有集中应力矩，也考虑轴径降低4%。§14-3轴的强度计算对于截面Ⅲ，由于有键槽，计算轴径降低4%。9，确定[σ-1b]由于是45#钢调质，由P241表14-1得σB＝650（N/mm2）；由P246表14-3得[σ-1b]=60

8、（N/mm2）σⅠe＜[σ-1b]，σⅡe＜[σ-1b]，σⅢe＜[σ-1b]。可见，强度够。§14-3轴的强度计算§14-3轴的强度计算§14-3轴的强度计算§14-3轴的强度计算§14-3轴的强度计算