机械设计 校核 轴计算

轴的强度校核方法第二章 轴的强度校核方法2.2常用的轴的强度校核计算方法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。

对于传动轴应按扭转强度条件计算。

对于心轴应按弯曲强度条件计算。

对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。

按扭转强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。

通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。

实心轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为为扭转切应力，MPa 式中：T 为轴多受的扭矩，N ·mmT W 为轴的抗扭截面系数，3m mn 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm为许用扭转切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表：表1 轴的材料和许用扭转切应力T τnPA d 0≥[]T T T dn PW T ττ≤2.09550000≈3=[]T τ空心轴扭转强度条件为：dd 1=β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β=0.5-0.6这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。

例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=2.475kw ，输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。

根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则mm n P A d 36.15960475.2112110min =⨯== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则：mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min 'min =+⨯=+=另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则：mm d d 4.3038*8.08.0'min ===电动机轴综合考虑，可取mm d 32'min =通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。

第二章 轴的强度校核方法常用的轴的强度校核计算方法进展轴的强度校核计算时，应根据轴的详细受载及应力情况，采取相应的计算方法，并恰当地选取其许用应力。

对于传动轴应按改变强度条件计算。

对于心轴应按弯曲强度条件计算。

对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。

按改变强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用改变切应力的方法予以考虑。

通常在做轴的构造设计时，常采用这种方法估算轴径。

实心轴的改变强度条件为：由上式可得轴的直径为为改变切应力，MPa 式中：T 为轴多受的扭矩，N ·mmT W 为轴的抗扭截面系数，3m mn 为轴的转速，r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm为许用改变切应力，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常用轴的材料及][r τ值见下表：T τnPA d 0≥[]T T T dn PW T ττ≤2.09550000≈3=[]T τ空心轴改变强度条件为：dd 1=β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比，通常取β 这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。

例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时，假设高速轴输入功率P1=2.475kw ，输入转速n1=960r/min ，那么可根据上式进展最小直径估算，假设最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。

根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，那么mm n P A d 36.15960475.2112110min =⨯== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，那么：mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min 'min =+⨯=+=另外，实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，那么外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大，否那么难以选择适宜的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,那么：mm d d 4.3038*8.08.0'min ===电动机轴综合考虑，可取mm d 32'min =通过上面的例子，可以看出，在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。

第三节 轴的计算轴的计算准则是满足轴的强度或刚度要求，必要时还应校核轴的振动稳定性。

一、轴的强度校核计算对于仅仅（或主要）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），应按弯扭合成条件进行计算，需要时还应按疲劳条件进行精确校核。

对于瞬时过载很大或应力循环不对称较为严重的轴，还应按峰尖载荷校核其静强度，以免产生过量的塑性变形。

1.按扭转强度条件计算：适用于仅仅（或主要）承受扭矩的轴的强度计算；在作轴的结构设计时，通常用这种方法初步估算轴径。

轴的扭转强度条件为公式：TTT d n PW T ][2.095500003ττ≤≈=MPa对实心圆轴，,由上式得：30333..][2.09550000.][2.09550000nPA n P n P d T T ==≥ττ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。

应用公式求出的值，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%。

当mm d 100>时，有一个键槽时，轴径增大3％；有两个键槽时，增大7％。

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，。

2、按弯扭合成强度条件计算计算步骤为：1）作出轴的计算简图（即力学模型）；将轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布段的中点。

如图所示：扭矩一般从传动件轮毂宽度的中点算起。

通常把轴当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关，，滑动轴承中，当1/≤d B 时，取B e 5.0=；当1/>d B 时，取d e 5.0=，但不小于B )35.0~25.0(；调心轴承B e 5.0=。

轴的校核(机械设计用)一、引言轴是机械设计中重要的传动元件，其作用是将动力、扭矩或转动运动从一个部分传输到另一个部分，常用于制动、传动、液力传动、液压传动等装置中。

因此，轴的承载能力和稳定性对机械运转的安全性、正常性、可靠性起着关键性作用。

因此，在机械设计中，轴的校核显得尤为重要。

二、轴的校核轴的校核是指通过计算和检验的方法确定轴的受力状态和轴材的适宜性，在满足应力、变形、刚度、内部摩擦和动平衡等准则下评定轴的几何形状、尺寸和轴型的适宜性。

轴的挠度、变形和正反扭矩的产生将直接影响到机械的精度、运行可靠性和寿命，因此轴的安全性和可靠性是机械设计中必须考虑的关键因素。

轴的校核分为以下几个步骤：1. 确定轴的负载轴所承受的负载通常包括弯矩、剪力和轴向力。

在计算轴的承载能力时，需要将这些负载量化。

2. 计算轴所承受的应力应力就是单位面积上的力，轴所承受的应力与轴的几何形状、载荷以及材料的强度有关。

常用的轴应力计算方法有三种：弯曲应力、切割应力和轴向应力。

3. 判断轴的变形和挠度通过计算、分析和测试来判断轴材在所受负载下的弯曲变形和挠度。

需要将这些变形量化，以确定轴材的波纹度、平面度和圆度等几何指标的适宜性。

轴在承受负载时，其刚度会影响机器的频率响应和振动性能，同时也影响轴的几何强度。

常见的刚度指标包括挠度刚度、扭矩刚度和轴向刚度等。

5. 判断轴的内部摩擦和动平衡轴材的内部摩擦和动平衡将直接影响到机械运转的稳定性和可靠性，因此这些因素在轴的校核中也需要进行考虑。

1. 确认轴材的强度与硬度：轴材的强度与硬度将直接影响到轴材的承载能力和易损性，所以在轴的校核过程中需要先对轴材的材质、强度和硬度等参数进行确认。

2. 注意轴的材料性质：轴的材料性质将决定轴的几何尺寸和形状的合理性，同时也将影响到轴的寿命和易损性。

因此，在轴的校核中，需要特别注意轴材的硬度、韧性、延展性和强度等物理性质。

3. 考虑不同的负载类型：轴所承受的负载类型、位置和大小也会对轴的应力和变形产生不同的影响。

第二章 轴的强度校核方法2.2常用的轴的强度校核计算方法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。

对于传动轴应按扭转强度条件计算。

对于心轴应按弯曲强度条件计算. 对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。

2。

2。

1按扭转强度条件计算：这种方法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度,对于轴上还作用较小的弯矩时，通常采用降低许用扭转切应力的办法予以考虑。

通常在做轴的结构设计时，常采用这种方法估算轴径。

实心轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为为扭转切应力，MPa 式中：T 为轴多受的扭矩，N ·mmT W 为轴的抗扭截面系数,3mmn 为轴的转速,r/min P 为轴传递的功率，KW d 为计算截面处轴的直径，mm为许用扭转切应力,Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取,常用轴的材料及][r τ值见下表:T τnPA d 0≥[]TTT d n PW Tττ≤2.09550000≈3=[]T τ空心轴扭转强度条件为：dd 1=β其中β即空心轴的内径1d 与外径d 之比,通常取β=0.5-0。

6这样求出的直径只能作为承受扭矩作用的轴段的最小直径。

例如，在设计一级圆柱齿轮减速器时,假设高速轴输入功率P1=2.475kw,输入转速n1=960r/min ，则可根据上式进行最小直径估算，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。

根据工作条件，选择45#钢，正火，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则mm n P A d 36.15960475.2112110min =⨯== 因为高速轴最小直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有一个键槽，则：mm d d 43.16%)71(36.15%)71(min 'min =+⨯=+=另外,实际中，由于减速器输入轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太大,否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴，则：mm d d 4.3038*8.08.0'min ===电动机轴综合考虑，可取mm d 32'min =通过上面的例子,可以看出,在实际运用中，需要考虑多方面实际因素选择轴的直径大小。

轴的强度校核方法轴是指承受转矩或轴向载荷的机械零件，其强度校核是为了保证轴在工作过程中不产生变形、断裂等失效情况，从而确保机械系统的可靠运行。

轴的强度校核方法可以分为理论计算方法和实验测试方法两类。

一、理论计算方法1.强度校核理论基础：强度校核的理论基础是材料力学和工程力学，其中最基本的理论是应力和应变的关系，即胡克定律。

按照强度校核的要求，轴的应力必须小于其材料的抗拉强度，即σ<σt。

其中，σ为轴上的应力值，σt为材料的抗拉强度。

2.强度校核方法：强度校核方法根据所受力的不同可以分为两类：弯曲强度校核和扭转强度校核。

-弯曲强度校核：弯曲强度校核是指轴在承受弯曲力矩时的强度校核。

轴在工作过程中往往会受到弯曲力矩的作用，而产生弯曲应力。

弯曲强度校核需要计算轴的最大弯曲应力值σb和抗拉强度σt比较，其中σb计算公式为：σb=(M*c)/I其中，M为轴所受的弯曲力矩，c为轴上一点到中性轴的距离，I为轴的截面惯性矩。

-扭转强度校核：扭转强度校核是指轴在受扭矩作用时的强度校核。

轴在工作过程中也会受到扭矩的作用，而产生扭转应力。

扭转强度校核需要计算轴的最大扭转应力值τt和剪切强度τs比较，其中τt计算公式为：τt=(T*r)/J其中，T为轴所受的扭矩，r为轴的半径，J为轴的极限挠率。

3.动载荷和疲劳强度校核：在实际工作中，轴往往还会承受动载荷并产生疲劳应力，因此需要对轴进行动载荷和疲劳强度校核。

动载荷强度校核需要考虑轴在受动载荷作用下的应力变化情况，疲劳强度校核需要考虑轴在工作过程中的疲劳寿命。

动载荷和疲劳强度校核方法与静载荷强度校核方法类似，但需要考虑应力的变化规律。

二、实验测试方法1.材料强度测试：2.离心试验：离心试验是指将轴样品固定在离心试验机上，并施加拉力或扭矩进行加载，观察轴的变形情况，以评估轴的强度性能。

3.振动试验：振动试验是指给轴样品施加振动载荷，观察轴的疲劳寿命。

振动试验可以模拟轴在实际工作环境中的振动情况，从而评估轴的疲劳性能。

非标准机械设计中轴强度校核的简化方法非标准机械设计中，轴的强度校核是一个重要的计算步骤。

由于设计和制造方法的不同，轴的形状和材料也会有所不同，因此轴的强度校核需要根据具体情况进行计算。

以下是一些简化方法：
1.基于经验公式。

轴的强度可以根据经验公式进行估算。

这些公式基于经验数据和复杂的数学模型，可以给出轴的最大扭矩、剪切力和弯曲力等参数，然后将这些参数与轴的几何形状和材料特性相结合，得出轴的最大强度。

2.应力集中系数法。

应力集中系数法是一种简单但精确的轴强度计算方法。

它考虑到了轴上不同部位的应力集中程度，并将最大应力与轴的材料特性相比较以确定轴的强度。

该方法通常适用于需要考虑阶梯、凸起、凹陷和螺纹等特殊形状的轴。

3.有限元分析。

有限元分析是一种准确的轴强度计算方法。

它将轴的几何形状和材料特性建模成有限元模型，并使用计算机模拟不同的力学载荷，以确定轴的应力和变形情况。

这种方法计算精度高，但需要复杂的机械建模和数值计算技术。

以上是非标准机械设计中轴强度校核的简化方法，但需要注意的是，轴的强度计算必须在满足设计和制造要求的前提下进行。

因此，在实际应用中，应根据具体情况综合考虑各种方法的优缺点，选取合适的方法进行计算。

轴的强度校核⽅法第⼆章轴的强度校核⽅法常⽤的轴的强度校核计算⽅法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。

对于传动轴应按扭转强度条件计算。

对于⼼轴应按弯曲强度条件计算。

对于转轴应按弯扭合成强度条件计算。

2.2.1按扭转强度条件计算：这种⽅法是根据轴所受的扭矩来计算轴的强度，对于轴上还作⽤较⼩的弯矩时，通常采⽤降低许⽤扭转切应⼒的办法予以考虑。

通常在做轴的结构设计时，常采⽤这种⽅法估算轴径。

实⼼轴的扭转强度条件为：由上式可得轴的直径为为扭转切应⼒，MPa 式中：T 为轴多受的扭矩，N ·mmT W 为轴的抗扭截⾯系数，3mmn 为轴的转速，r/minP 为轴传递的功率，KWd 为计算截⾯处轴的直径，mm为许⽤扭转切应⼒，Mpa ，][r τ值按轴的不同材料选取，常⽤轴的材料及][r τ值见下表：表1 轴的材料和许⽤扭转切应⼒空⼼轴扭转强度条件为： dd 1=β其中β即空⼼轴的内径1d 与外径d 之⽐，通常取β=这样求出的T τ[]T τ直径只能作为承受扭矩作⽤的轴段的最⼩直径。

例如，在设计⼀级圆柱齿轮减速器时，假设⾼速轴输⼊功率P1=，输⼊转速n1=960r/min ，则可根据上式进⾏最⼩直径估算，若最⼩直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴的强度影响。

根据⼯作条件，选择45#钢，正⽕，硬度HB170-217，作为轴的材料，A0值查表取A0=112，则因为⾼速轴最⼩直径处安装联轴器，并通过联轴器与电动机相连接，设有⼀个键槽，则：另外，实际中，由于减速器输⼊轴通过联轴器与电动机轴相联结，则外伸段轴径与电动机轴径不能相差太⼤，否则难以选择合适的联轴器，取电动机轴d d 8.0'min =，查表，取mm d 38=电动机轴,则：综合考虑，可取mm d 32'min =通过上⾯的例⼦，可以看出，在实际运⽤中，需要考虑多⽅⾯实际因素选择轴的直径⼤⼩。

机械课程设计轴的校核一、课程目标知识目标：1. 理解轴的基本概念、分类及在机械系统中的作用；2. 掌握轴的受力分析及强度、刚度校核的基本原理；3. 学会运用相关公式和标准进行轴的设计计算。

技能目标：1. 能够分析机械系统中轴的受力情况，并进行简单的强度、刚度校核；2. 能够运用所学知识，完成轴的设计计算，提高解决实际问题的能力；3. 能够熟练运用相关工具和软件进行轴的设计与校核。

情感态度价值观目标：1. 培养学生严谨的科学态度，注重理论与实践相结合；2. 增强学生对机械工程领域的兴趣，激发创新意识；3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力。

课程性质：本课程为机械设计基础课程，旨在培养学生轴的设计与校核能力。

学生特点：学生在前期课程中已学习过力学、材料力学等基础知识，具备一定的理论素养。

教学要求：结合课本内容，注重实际应用，引导学生运用所学知识解决实际问题，提高学生的动手操作能力和创新能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 轴的基本概念与分类- 轴的功能和结构特点- 轴的分类及应用场景2. 轴的受力分析- 轴的受载类型及计算方法- 轴的弯扭组合受力分析3. 轴的强度校核- 轴的扭转强度校核- 轴的弯曲强度校核- 轴的疲劳强度校核4. 轴的刚度校核- 轴的扭转刚度校核- 轴的弯曲刚度校核5. 轴的设计计算- 轴的材料选择与尺寸确定- 轴的设计计算步骤与方法- 轴的校核计算实例分析教学安排与进度：1. 第1周：轴的基本概念与分类2. 第2周：轴的受力分析3. 第3周：轴的强度校核4. 第4周：轴的刚度校核5. 第5周：轴的设计计算及实例分析教材章节：1. 《机械设计基础》第3章：轴的设计与校核2. 《材料力学》第6章：扭转与弯曲教学内容与课程目标紧密相连，确保学生掌握轴的设计与校核的基本原理和方法，培养解决实际问题的能力。

同时，注重理论与实践相结合，提高学生的动手操作能力和创新能力。