机械设计轴的计算与校核课件.ppt

1、15.3 轴的强度校核轴的强度校核 1.按扭转强度条件计算按扭转强度条件计算639.55 10 (12 1)0.2TTTpPMnWd校核式：6633339.55 109.55 100.2 0.2 (152)TTPPPdAnnn设计式：P251，表表15-5有有1个键槽应将所计算的直径适当放大个键槽应将所计算的直径适当放大3%-5%抗扭截面系数抗扭截面系数有有2个键槽应将所计算的直径适当放大个键槽应将所计算的直径适当放大7%-10%15.3 轴的强度校核轴的强度校核设轴在水平面内弯矩设轴在水平面内弯矩MH ，在，在垂直面内弯矩垂直面内弯矩MV ；扭矩；扭矩 MT.22VHMMM合成弯矩：22()

2、TeMMM计算当量弯矩：221() (153)TeeMMMbWW计算当量弯曲应力：2. 2.按弯扭合成强度条件计算按弯扭合成强度条件计算例题：如图例题：如图15-13所示为斜齿圆柱齿轮的低速轴。已知轴所示为斜齿圆柱齿轮的低速轴。已知轴的转速的转速n140r/min，传递功率，传递功率P5kW，轴上斜齿轮的，轴上斜齿轮的轮毂宽度为轮毂宽度为b=70mm，齿数，齿数z=58，法面模数，法面模数mn3mm,分分度圆螺旋角度圆螺旋角 ，左旋。试设计该低速轴，左旋。试设计该低速轴，并进行强度计算。并进行强度计算。1117?3?1）选择轴的材料）选择轴的材料 解解：减速器传递的功率不大，减速器传递的功率不

3、大，又无特殊要求，故选择又无特殊要求，故选择最常用的最常用的45号钢并作正号钢并作正火处理。由表火处理。由表15-2查得查得强度极限强度极限2600/Nmmb图5-13计算所得应为最小直径（即安装联轴器）处的直径。计算所得应为最小直径（即安装联轴器）处的直径。因该段轴开有键槽，应将计算值增大因该段轴开有键槽，应将计算值增大3-7-7，并，并由由n n和和TcTc=KT=511554Nm,=KT=511554Nm,查查GB5014-85GB5014-85选用选用HL3HL3弹性弹性柱销联轴器，标准孔径柱销联轴器，标准孔径d d1 1=38mm,=38mm,即轴身直径即轴身直径d d1 1=38m

4、m.=38mm.3）轴的结构设计）轴的结构设计 根据估算所得直径、轮毂宽度及轴上零部件的根据估算所得直径、轮毂宽度及轴上零部件的数量和安装情况等条件，轴的结构及尺寸可进数量和安装情况等条件，轴的结构及尺寸可进行拟定草图，如图所示。行拟定草图，如图所示。2）按扭矩估算轴得最小直径）按扭矩估算轴得最小直径 （查表（查表155得得A=110） 33511036.2140pdAn圆周力：圆周力：齿轮作用力：齿轮作用力：234107023845177.43TtMFNd径向力：径向力：,tan3845 tan201427coscos11 173tnrFFN4）计算齿轮受力）计算齿轮受力 齿轮分度圆直径齿轮

5、分度圆直径d=177.43mm齿轮所受扭矩：齿轮所受扭矩：69.5559.55 10140341070TPMnN mm图15-15,3767FN,tF tan =3845tan11 17齿轮上作用力的大小、方向见图齿轮上作用力的大小、方向见图15-15（b）所示）所示5）计算轴承反力）计算轴承反力（图（图15-15c及及e） 水平面水平面1642128177.4376764 142721281245.1rHdFFRN轴向力：轴向力：11427 1245.1181.9HrHRFRN垂直面垂直面13845221922.5tVrVFRFRN水平弯矩图水平弯矩图15-15（d）所示所示,截面截面b:6

6、）绘制弯矩图）绘制弯矩图 ,16464 1245.179686.4bHHMRNmm,2177.4379686.4767211642bHbHdMMFNmm垂直弯矩图如图垂直弯矩图如图15-15f16464 1922.5123040bVVMRNmm合成弯矩图如图合成弯矩图如图15-15g,2,2279686.4123040146590bbHbVMMMNmm,2,2211642123040123590bbHbVMMMNmm7）绘制转矩图）绘制转矩图 如图如图15-15h 由前述可知由前述可知 341070TMNmm又根据又根据 2600/bN mm查查P252表表15-7得得 221055/95/b

7、bN mmN mm和得得550.5895TM0.58 341070 197820N mm8）绘制当量弯）绘制当量弯 矩图矩图 如图如图15-15i对于截面对于截面b: ,2,2)22(146590197820246214bebTMMMNmm,123590bebMMNmm对于截面对于截面a,I: 197820aeIeMMNmm9）计算危险截面）计算危险截面b处的直径处的直径,3124621435.510.10.1 55bebMdmm截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径达截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径达到到52mm,所以强度足够。如所选轴承和键联接等所以强度足够。如所选轴承和键联接等

8、经过计算，确认寿命和强度均能满足，则以上轴经过计算，确认寿命和强度均能满足，则以上轴的结构设计不必更改。的结构设计不必更改。10）绘制轴的零件图（略）绘制轴的零件图（略）脉动循环应力脉动循环应力对称循环应力对称循环应力 （ ）to （ ） （ ）ttoo轴的应力分为三类轴的应力分为三类 转轴转轴 弯矩：对称循环应力弯矩：对称循环应力 扭矩：脉动循环应力扭矩：脉动循环应力t静应力静应力322221 . 0)()(dTMWTMWMee5.5.计算弯曲应力，校核轴的强度计算弯曲应力，校核轴的强度 3.作出扭矩图作出扭矩图 4.作出计算弯矩图作出计算弯矩图22VHMMM合成弯矩：WTMWMcaca22)(22)( TMMca1.作出轴的计算简图5.计算弯曲应力计算弯曲应力 2.作出合成弯矩图作出合成弯矩图 垂直弯矩MV Ft水平弯矩MH Fr 、Fa弯扭合成强度计算总结弯扭合成强度计算总结 提高轴的强度的常用措施v增大轴径； 改变材料及热处理；v改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度v改进轴的结构设计