轴的设计计算校核.docx

本文格式为Word版，下载可任意编辑轴的设计计算校核 轴的设计、计算、校核 轴的设计、计算、校核 以转轴为例，轴的强度计算的步骤为： 一、轴的强度计算 1、按扭转强度条件初步估算轴的直径 机器的运动简图确定后，各轴传递的P和n为已知，在轴的布局概括化之前，只能计算出轴所传递的扭矩，而所受的弯矩是未知的这时只能按扭矩初步估算轴的直径，作为轴受转矩作用段最细处的直径dmin，一般是轴端直径 根据扭转强度条件确定的最小直径为： 式中：P为轴所传递的功率（KW） n为轴的转速（r/min） Ao为计算系数，查表3 （mm） 若计算的轴段有键槽，那么会削减轴的强度，此时应将计算所得的直径适当增大，若有一个键槽，将dmin增大5％，若同一剖面有两个键槽，那么增大10％。

以dmin为根基，考虑轴上零件的装拆、定位、轴的加工、整体布局、作出轴的布局设计在轴的布局概括化之后举行以下计算 2、按弯扭合成强度计算轴的直径 l）绘出轴的布局图 2）绘出轴的空间受力图 3）绘出轴的水平面的弯矩图 4）绘出轴的垂直面的弯矩图 5）绘出轴的合成弯矩图 6）绘出轴的扭矩图 7）绘出轴的计算弯矩图 8）按第三强度理论计算当量弯矩： 式中：α为将扭矩折合为当量弯矩的折合系数，按扭切应力的循环特性取值: a）扭切应力理论上为静应力时，取α=0.3 b）考虑到运转不平匀、振动、启动、停车等影响因素，假定为脉动循环应力 ，取 α =0.59 轴的设计、计算、校核 c）对于经常正、反转的轴，把扭剪应力视为对称循环应力，取 α=1（由于在弯矩作用下，转轴产生的弯曲应力属于对称循环应力）。

9）校核危害断面的当量弯曲应力（计算应力）： 式中：W为抗扭截面摸量（mm3），查表4 为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力，查表1 如计算应力超出许用值，应增大轴危害断面的直径如计算应力比许用值小好多，一般不改小轴的直径因 为轴的直径还受布局因素的影响 一般的转轴，强度计算到此为止对于重要的转轴还应按疲乏强度举行精确校核此外，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 二、按疲乏强度精确校核 按当量弯矩计算轴的强度中没有考虑轴的应力集中、轴径尺寸和外观品质等因素对轴的疲乏强度的影响，因此，对于重要的轴，还需要举行轴危害截面处的疲乏安好系数的精确计算，评定轴的安好裕度即建立轴在危害截面的安好系数的校核条件 安好系数条件为： 轴的设计、计算、校核 式中： 、、、 为计算安好系数； 分别为受弯矩和扭矩作用时的安好系数； 为对称循环应力时材料试件的弯曲和扭转疲乏极限； 为弯曲和扭转时的有效应力集中系数， 为弯曲和扭转时的外观质量系数； 、、、、 为弯曲和扭转时的十足尺寸系数； 为弯曲和扭转时平均应力折合应力幅的等效系数； 为弯曲和扭转的应力幅； 为弯曲和扭转平均应力。

S为最小许用安好系数： 1.3~1.5用于材料平匀，载荷与应力计算精确时； 1.5~1.8用于材料不够平匀，载荷与应力计算精确度较低时； 1.8~2.5用于材料平匀性及载荷与应力计算精确度很低时或轴径＞200mm时 三、按静强度条件举行校核 静强度校核的目的在于评定轴对塑性变形的抗争才能这对那些瞬时过载很大，或应力循环的不对称性较为严重的的轴是很有必要的轴的静强度是根据轴上作用的最大瞬时载荷来校核的 静强度校核时的强度条件是： 式中： ——危害截面静强度的计算安好系数； ——按屈服强度的设计安好系数； ＝1.2~1.4，用于高塑性材料（ ≤0.6）制成的钢轴； ＝1.4~1.8，用于中等塑性材料（ ＝0.6~0.8）制成的钢轴； 轴的设计、计算、校核 ＝1.8~2，用于低塑性材料制成的钢轴； ＝2~3，用于铸造轴； ——只考虑安好弯曲时的安好系数； ——只考虑安好扭转时的安好系数； 式中： 、 ——材料的抗弯和抗扭屈服极限，MPa；其中 ＝(0.55~0.62) ； Mmax、Tmax——轴的危害截面上所受的最大弯矩和最大扭矩，N.mm； Famax——轴的危害截面上所受的最大轴向力，N； A——轴的危害截面的面积，m ； W、WT——分别为危害截面的抗弯和抗扭截面系数，m。

四、轴的设计用表 表1 轴的常用材料及其主要力学性能 材料牌号 热处理 毛坯直径 （mm） ≤100 >100~250 ≤10 硬度 抗拉强度极屈服强度(HBS) 限σb 400~420 375~390 590 570 640 735 极限σs 225 170 105 40 215 295 285 355 540 225 245 275 355 140 55 回火 45 调质 ≤200 ≤100 217~255 241~286 155 200 60 70 用于载荷较大，而无很大冲击的重要>100~300 162~217 135 应用最广泛 弯曲疲剪切疲许用弯曲劳极限劳极限应力[σσ-1 τ-1 -1] 用于不重要及受载荷不大的轴 备注 热轧或Q235A 锻后空冷 正火 170~217 调质 轴的设计、计算、校核 40Cr >100~300 685 490 355 185 轴 ≤100 270~300 900 785 735 685 930 835 785 735 570 590 540 785 685 590 430 370 365 345 440 410 375 260 75 >100~300 240~270 40CrNi ≤100 38SiMnMo 调质 >100~300 217~269 ≤60 38CrMoAlA 调质 >60~100 293~321 277~302 195 280 270 75 >100~160 241~277 渗碳 20Cr 淬火 ≤60 回火 3Cr13 调质 ≤100 ≤100 100~200 QT600-3 QT800-2 ≥241 835 530 490 190~270 245~335 600 800 370 480 635 395 190 195 180 215 290 230 115 110 185 250 45 用于上下温及腐蚀条件下的轴 用于制造繁杂形状的轴 75 用于腐蚀条件下的轴 220 229~286 210 70 用于重要的轴，性能近于40CrNi 用于要求高耐磨性，高强度且热处理（氮化）变形很小的轴 210 用于很重要的轴 调质 渗碳 56~62HRC 用于要求强度及韧性均较高的轴 640 390 305 160 60 1Cr18Ni9Ti 淬火 ≤192 表2 零件倒角C与圆角半径R的推举值 直径d C或R >6~10 0.5 0.6 >10~18 0.8 >18~30 1.0 >30~50 1.2 1.6 >50~80 2.0 >80~120> 2.5 120~180 3.0 表3 轴常用几种材料的[轴的材料 [] A0 Q235 12～20 160～135 1Cr18Ni9Ti 12～25 148～125 35 20～30 ]和A0值 40Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi 40～52 107～98 45 30～40 135～118 118～107 — 8 —。