弯矩计算

第十五章 轴

大纲要求：了解轴的类型及常用材料；熟悉轴的结构设计；熟悉轴的强度计算方法；了解轴的刚度计算方法。（4学时）

重点内容：轴的结构设计。提高轴疲劳强度的措施。轴的强度计算。

§15－1 概述

一、轴的用途及分类

转轴：工作中既受弯矩又受扭矩；如减速箱中齿轮轴。

心轴：工作中只受弯矩不受扭矩；自行车前轮轴。（分转动心轴和固定心轴）

传动轴：工作中只受扭矩不受弯矩；万向节中间轴。

按轴线形状分：直轴、曲轴；

按外形不同分：光轴；阶梯轴

软轴；

二、轴设计的主要内容 （自学为主）

1. 结构设计：轴及轴上零件的安装、定位、制造工艺等要求，确定轴结构。

机械设计教案（68） 第十六章 弹簧

2．工作能力计算：轴的强度、刚度、振动稳定性等。

三、轴的材料 （自学为主）

§15－2 轴的结构设计 （重要内容）

一、拟定轴上零件的装配方案 （ 结合各图讲解）

零件的装配方向（从左端或右端装入）、顺序及相互关系。

P361图15-22轴的结构的两种方案比较。

二、轴上零件的定位 p356

1. 轴向定位：轴肩、套筒、轴端挡圈、轴承端盖、圆螺母等。

2. 周向定位：键、销、紧定螺钉（用于力不大处）等。

三、各轴段直径和长度的确定

先按扭矩估算轴的最小直径dmin，再从两端到中间，按结构或装配要求逐一确定各段轴的直径。 P356图15-8

·轴承、联轴器、密封圈处采用标准直径；

·有配合要求的轴段前应采用较小直径；

机械设计教案（68） 第十六章 弹簧

·过盈配合、密封圈的压入端常制出锥度。

各轴段长度：

·由各零件轴向长度及相邻零件必要空隙确定；

·轴段长度应比轮毂长度短2-3mm。

·一般从中间向两端逐段确定。

P361图15-21先确定尺寸a、c、s（查表），再根据尺寸B、L可确定各轴段长度。

四、提高轴的强度的措施

➢ 合理布置轴上零件以减少轴的载荷；p359图15-16

➢ 改进轴上零件结构以减少轴的载荷；图15-17起重卷筒的两种安装方案；

➢ 改进轴的结构以减少应力集中的影响；图15-18，图15-19；

➢ 改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度。

五、轴的结构工艺性

讲解：倒角、圆角、退刀槽、砂轮越程槽等。

机械设计教案（68） 第十六章 弹簧

§15－3 轴的计算 （重点内容）

一、按扭转强度条件计算 p362

TTWT9.551060.2d3PnT （15-1）；

dA03Pn， （15-2）；

轴上有键槽时，应增大轴径，一个键槽时，轴径增大3%，两个键槽时，增大7%。

二、按弯扭合成强度条件计算 p363-364 图：15-24

1） 作轴的计算简图；注意轴的支反力作用点；

2） 分别作水平弯矩图，垂直弯矩图并合成，

22MMHMV；

3） 作扭矩图；

4） 校核强度：分别计算弯应力和扭应力再弯扭合成；

ca242242M2T1*W，或0。

2·由于通常弯应力为对称循环变应力，而扭应力不是，折合系数是考虑两者循环特性不

机械设计教案（68） 第十六章 弹簧

同而引入的。扭应力为静应力时=0.3；考虑启动、停车等影响，一般认为扭应力为脉动循环变应力，取=0.6。

·心轴：工作中只受弯矩不受扭矩；T=0，

转动心轴：p353图15-2a，弯应力为对称循环变应力，

固定心轴：p353图15-2b，考虑启动、停车等影响，认为弯应力为脉动循环变应力，许用应力应取0 。

三、按疲劳强度条件进行精确校核 p365

ScaSSSS22S （15－6）

S11SSsKamKam （15－7）； （15－8）

按静强度条件进行校核：p366 轴对塑性变形的抵抗能力，根据轴的最大瞬时载荷校核。

四、轴的刚度校核计算 p367

挠度：yy,1.弯曲刚度条件为： 偏转角：

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dV4当量直径：

Lzli4i1di

2.扭转刚度条件为：  p368

课堂讨论：p374 15-1，15-4