轴的设计计算.docx
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轴的设计计算
轴的设计计算
轴的计算通常都是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和刚度要求。
一、轴的强度计算
进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。
对于仅仅承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算;
对于只承受弯矩的轴(心轴),应按弯曲强度条件计算;
对于既承受弯矩又承受扭矩的轴(转轴),应按弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。
此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。
下面介绍几种常用的计算方法:
按扭转强度条件计算。
1、按扭转强度估算轴的直径
对只受转矩或以承受转矩为主的传动轴,应按扭转强度条件计算轴的直径。
若有弯矩作用,可用降低许用应力的方法来考虑其影响。
扭转强度约束条件为:
[
]
式中:
为轴危险截面的最大扭剪应力(MPa);
为轴所传递的转矩(N.mm);
为轴危险截面的抗扭截面模量(
);
P为轴所传递的功率(kW);
n为轴的转速(r/min);
[
]为轴的许用扭剪应力(MPa);
对实心圆轴,
以此代入上式,可得扭转强度条件的设计式:
式中:
C为由轴的材料和受载情况决定的系数。
当弯矩相对转矩很小时,C值取较小值,[
]取较大值;反之,C取较大值,[
]取较小值。
应用上式求出的
值,一般作为轴受转矩作用段最细处的直径,一般是轴端直径。
若计算的轴段有键槽,则会削弱轴的强度,作为补偿,此时应将计算所得的直径适当增大,若该轴段同一剖面上有一个键槽,则将d增大5%,若有两个键槽,则增大10%。
此外,也可采用经验公式来估算轴的直径。
如在一般减速器中,高速输入轴的直径可按与之相联的电机轴的直径
估算:
;各级低速轴的轴径可按同级齿轮中心距
估算,
。
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