清華機械設計 第3.1軸

第3章機械系統(tǒng)支撐零部件設計

3.1軸

3.2滾動軸承

3.3滑動軸承

3.1軸軸的用途軸上的分類與材料軸設計的主要問題結構設計工作能力的設計軸的強度設計軸的剛度設計軸的用途支撐軸上零件傳遞轉矩確定并保持軸上零件的軸向位置軸的載荷彎矩扭矩3.1軸3.1.1軸的分類與材料軸的分類按軸的形狀：直軸、曲軸按軸受載荷性質：心軸：只受彎矩的軸傳動軸：只受扭矩的軸轉軸：既受彎矩又受扭矩的軸按軸的工作頻率:

剛性軸、撓性軸

按軸受載荷性質：心軸、傳動軸、轉軸傳動軸：扭矩T心軸：彎矩M轉軸：T+M軸的材料： P111表3-2對軸材料的要求：強度、剛度、耐磨性碳鋼的特點：價格低對應力集中不敏感，可通過熱處理提高耐磨性合金鋼的特點：強度高耐磨性好，可以滿足特殊工作要求球墨鑄鐵的特點：價廉、對應力集中敏感性低適于復雜外形的軸常用材料是優(yōu)質碳鋼：453.1.1軸上分類與材料3.1.2軸的工作能力設計軸的失效形式和設計準則：P112表3-3按許用應力法計算1.按扭轉強度條件計算（許用切應力）2.按彎扭合成強度條件計算（許用彎曲應力）按安全系數法計算軸的疲勞強度計算軸的疲勞強度計算1.按扭轉強度條件計算（許用切應力）抗扭截面系數p112表3-4有鍵槽等結構應將所計算的直徑適當放大3-7%2.按彎扭合成強度條件計算設軸在水平面內彎矩MH，在垂直面內彎矩MV

；扭矩T.軸的疲勞強度計算例：已知齒輪減速器如圖，輸出軸斜齒輪的分度圓直徑為250mm，傳遞扭矩為612500N，輪齒上所受的圓周力Ft=4896N,徑向力Fr=1854N,軸向力Fa=1404N。方向如圖所示，軸的材料為45鋼，調質處理，硬度為217~255HBS，軸的結構尺寸如圖，要求校核減速箱輸出軸的強度。1.畫出軸的受力簡圖軸的強度計算例題水平彎矩MH1）作出水平面受力圖、計算支反力、畫彎矩圖12FtRH2RH1l1l2MH2、畫合成彎矩圖軸的強度計算例題垂直彎矩Mv2）作出垂直面受力圖、計算支反力、畫彎矩圖12FrRv2Rv1l1l2FaMv2、畫合成彎矩圖軸的強度計算例題3）求合成彎矩、合成彎矩圖圖12MHMv2、畫合成彎矩圖軸的強度計算例題3.作扭矩圖124.作出當量彎矩圖：考慮扭矩和彎矩產生應力的循環(huán)特性差異的系數。（=0.3、0.6、1）軸的強度計算例題5.計算危險截面的彎曲應力，校核軸的強度軸的強度計算例題軸的抗彎截面系數，參見表3-5軸的許用彎曲應力，表3-23.作出扭矩圖4.作出計算彎矩圖1.作出軸的計算簡圖5.計算危險截面的彎曲應力

2.作出合成彎矩圖垂直彎矩MV

Fr

、Fa水平彎矩MHFt彎扭合成強度計算總結安全系數法1.疲勞強度：式（3-7）、（3-8）——參照1.3節(jié)注意：應該考慮循環(huán)次數，即：壽命系數2.靜強度：式（3-10）、（3-11）軸的疲勞強度計算軸的疲勞強度計算按許用應力法計算1.按扭轉強度條件計算（許用切應力）已知條件：軸傳遞的功率、軸的轉速、軸的材料用于計算或估算軸的直徑2.按彎扭合成強度條件計算（許用彎曲應力）必須已知：主要結構尺寸、軸上零件的位置、外載荷和支反力的作用位置較精確地校核軸的強度按安全系數法計算校核計算：必須已知所有的結構尺寸精度最高：用于重要的軸不必再進行彎曲強度校核軸的靜強度計算靜強度計算的目的是校核軸的抗塑性變形能力，在瞬時過載嚴重或者應力循環(huán)不對稱嚴重時，需進行校核。軸的剛度設計軸的扭轉剛度計算式（3-13）光軸：許用扭轉角值，見表3-6軸的剛度設計軸的彎曲剛度計算當量軸徑法：把階梯軸簡化為一當量等徑光軸，然后再利用材力公式計算y及。軸的彎曲剛度條件許用撓度，表3-6許用偏轉角，表3-6

軸的撓度y(mm)、偏轉角θ(o)和扭轉角φ(o/m)的允許值變形種類應用范圍許用值允許撓度[y]/mm一般用途的軸車床主軸感應電動機軸安裝齒輪的軸安裝蝸輪的軸(0.0003~0.0004)l0.0002l0.1Δ(0.01~0.03)mn(0.02~0.05)m注：l--軸承跨距Δ--定子與轉子間隙mn--齒輪法向模數m--蝸輪端面模數允許偏轉角[θ]/o滑動軸承深溝球軸承調心球軸承圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承安裝齒輪處0.060.330.150.090.06~0.12允許扭轉角[φ]/om-1精密傳動一般傳動要求不高的傳動0.25~0.50.5~1>1提高軸的強度的常用措施增大軸徑