五种传动轴静强度变形计算

注塑机设计中常用的计算规范一、螺杆塑化能力：G = 0.017682D·h3·n·ρSD/4*L理论注射容积：V=π2S式中：D s——螺杆直径（cm）L——螺杆行程（cm）实际注射量：G1=ρV式中：ρ—熔料的密度（g/cm3），计算时选PS料，ρ= 0.92。

V——理论注射容积（cm3）注1：计算公式来源于经验公式。

二、螺杆的强度根据螺杆最常见的破坏，是在加料段螺槽根径处发生断裂，所以螺杆的强度计算就以此处计算其应力。

σr =224τσ+c≤〔σ〕 式中：压缩应力σc =sF P 0= 210⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d D 0p剪应力 τ=stW M 材料许用应力〔σ〕=ny σ式中三、熔胶筒的壁厚：（按厚壁筒计算中的能量理论，校核其强度或计算壁厚）熔胶筒的总应力σr = P 1322-K K ≤ 〔σ〕熔胶筒壁厚 δ= 2b D (P3-〔σ〕〔σ〕－ 1 ) 式中部分熔胶筒的K 值四、螺杆驱动功率：采用经验公式计算N s = C·5.2D·n4.1S式中：N s——螺杆驱动功率（kw）C ——与螺杆结构参数及传动方式有关的系数取C=0.00016D s——螺杆直径（cm）n ——螺杆转速（r/min）螺杆所需扭矩与直径及转速之间的关系，可用下式表示：M t = 10α·D mS式中：M t——螺杆扭矩（N·m）——螺杆直径（cm）DSα——比例系数，对于热塑性塑料α=1.2～1.5m ——由树脂性能而定的指数，m=2.7～3螺杆的驱动功率一般需留20～30%的余量，以作备用。

五、传动轴的强度：传动轴最常见的破坏是在承受扭矩的最小截面处发生断裂，所以传动轴的强度计算就以此处进行计算：σr =224τσ+c ≤〔σ〕 式中：压缩应力σc = sF P= 210⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛d D 0p剪应力 τ=stW M 材料许用应力〔σ〕=ny σ式中六、轴 承1、基本额定动负荷计算：C =Tn dm h f f f f f ·P ＜ C r （或C a ） 式中C ——基本额定动负荷计算值（N ）； P ——当量动负荷，见下式（N ）； h f ——寿命系数，按表7-2-4选取； n f ——速度系数，按表7-2-5选取；m f ——力矩负荷系数，力矩负荷较小时1.5，力矩负荷较大时2； d f ——冲击负荷系数，按表7-2-6选取； T f ——温度系数，按表7-2-7选取；C r ——轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动负荷（N ）； C a ——轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动负荷（N ）。

轴的设计计算【一】能力目标1.了解轴的功用、分类、常用材料及热处理。

2.能合理地进行轴的结构设计。

【二】知识目标1.了解轴的分类，掌握轴结构设计。

2.掌握轴的强度计算方法。

3.了解轴的疲劳强度计算和振动。

【三】教学的重点与难点重点：轴的结构设计难点：弯扭合成法计算轴的强度【四】教学方法与手段采用多媒体教学（加动画演示），结合教具，提高学生的学习兴趣。

【五】教学任务及内容任务 知识点轴的设计计算 1. 轴的分类、材料及热处理2. 轴的结构设计3. 轴的设计计算一、轴的分类（一）根据承受载荷的情况，轴可分为三类1、心轴 工作时只受弯矩的轴，称为心轴。

心轴又分为转动心轴（a ）和固定心轴(b)。

2、传动轴 工作时主要承受转矩，不承受或承受很小弯矩的轴，称为传动轴。

3、转轴工作时既承受弯矩又承受转矩的轴，称为转轴。

（二）按轴线形状分：1、直轴（1）光轴作传动轴（应力集中小）（2）阶梯轴优点：1）便于轴上零件定位；2）便于实现等强度2、曲轴另外还有空心轴（机床主轴）和钢丝软轴（挠性轴）——它可将运动灵活地传到狭窄的空间位置。

如牙铝的传动轴。

二、轴的结构设计轴的结构设计就是确定轴的外形和全部结构尺寸。

但轴的结构设计原则上应满足如下要求：1)轴上零件有准确的位置和可靠的相对固定；2)良好的制造和安装工艺性；3)形状、尺寸应有利于减少应力集中；4）尺寸要求。

（一）轴上零件的定位和固定轴上零件的定位是为了保证传动件在轴上有准确的安装位置；固定则是为了保证轴上零件在运转中保持原位不变。

作为轴的具体结构，既起定位作用又起固定作用。

1、轴上零件的轴向定位和固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母和止退垫圈、弹性挡圈、螺钉锁紧挡圈、轴端挡圈以及圆锥面和轴端挡圈等。

2、轴上零件的周向固定：销、键、花键、过盈配合和成形联接等，其中以键和花键联接应用最广。

（二）轴的结构工艺性轴的结构形状和尺寸应尽量满足加工、装配和维修的要求。

为此，常采用以下措施：1、当某一轴段需车制螺纹或磨削加工时，应留有退刀槽或砂轮越程槽。

第三节 轴轴的强度计计算、设计计步骤与与设计实例例一．按抗扭强强度计算小直对于传动轴直径，然后进轴，因只受转进行轴的结构矩，可只按转构设计，并用转矩计算轴的弯扭合成强度的直径；对于度校核。

于转轴，先用用此法估算轴的最 对偿弯实心圆轴扭 对于转轴，也弯矩对轴的强扭转的强度条 τ也可用上式初步强度的影响。

条件为0.2T T W ==步估算轴的直由上式可写二．定，M 截面 式中 T P—— n—— [ τ] d——W T ——d ≥C——由轴的通过9-2式按弯扭组合轴的结构设就可以画出对于一般钢e M W σ=e M =式中，e σ为V 分别为水平面的抗弯截面T——轴传递—轴传递的功—轴的转速(r ——许用扭—轴的最小直—轴的抗弯截=的材料和受载式求出的轴的合强度计算设计完成后，轴出轴的受力简钢制的轴，可e=为当量应力（平面和垂直面面系数（mm 递的工作转矩功率(kW)；r／min)；扭转切应力；直径，估算时如截面模量。

=载情况所决定表9－4 几的直径d，应按算 轴上零件的位简图，然后就可按第三强度M =MPa）；e M 为的弯矩（N·3），W=0.1T 3[]dτ≤ 直径，但必须出计算轴的直，也是轴承受如果该处有一 定的系数，其几种轴用材料按表圆整成标位置也确定下可以进行弯扭理论进行强度1[σ−≤为当量弯矩（mm）；T 为;为根3d α据 须把轴的许用直径公式：用扭转切应力 (9-1) 力适当降低，以补受的扭矩，(一个键槽，应(N·mm)；将所算的最小小直径增加5％； （9-2） 其值见表9-4.料的[及C ]τ值标准直径，作下来，外加载扭合成强度计度计算。

强度]b b（N·mm）；M 为轴传递的转矩据转矩性质而作为转轴的最载荷和支反力计算，其具体度条件为为合成弯矩（矩（N·mm）而定的折合因最小直径。

力作用点也相体步骤如下：应确（N·mm）；；W 为轴的危因数。

齿轮传动轴的静载与冲击载荷分析与优化齿轮传动作为一种常见的机械传动方式，在许多领域中得到广泛应用。

齿轮传动的轴承载荷会直接影响传动系统的可靠性和寿命。

因此，对齿轮传动轴的静载与冲击载荷进行分析与优化，对于提高传动系统的性能具有重要意义。

1. 齿轮传动轴静载分析齿轮传动轴的静载分析是齿轮传动系统设计的基础。

静载是指齿轮在正常运转时所承受的载荷，包括径向力、切向力和轴向力等。

为了确保齿轮传动轴在长时间运行过程中不发生破坏或变形，需要对静载进行准确的分析和计算。

静载分析的关键是确定各种载荷的大小和方向。

在实际工程中，可以通过根据齿轮传动的传动比、额定功率和工作环境等参数确定每个齿轮承受的载荷大小。

然后，根据轴的几何形状和材料特性，结合应力分析理论，计算齿轮传动轴的静载。

为了优化齿轮传动轴的静载，可以采取以下措施：- 合理选择轴材料，确保强度和刚度满足要求；- 对轴的几何形状进行优化设计，降低载荷集中度，减小应力集中；- 考虑对轴进行表面强化处理，提高其抗疲劳性能。

2. 齿轮传动轴冲击载荷分析除了静载外，齿轮传动轴还会承受突发的冲击载荷，如启动和停止时的冲击载荷。

冲击载荷会导致齿轮传动轴发生瞬时应力集中，从而增加轴的疲劳破坏的风险。

因此，对齿轮传动轴的冲击载荷进行分析与优化，对于提高传动系统的寿命和可靠性至关重要。

冲击载荷分析的关键是确定冲击载荷的大小和作用时间。

启动和停止时的冲击载荷主要取决于齿轮传动系统的惯性力和驱动力矩。

可以通过实验、仿真或理论分析等方法获得。

在对冲击载荷进行分析时，需要考虑冲击载荷的作用位置和方向。

通常情况下，冲击载荷在齿轮齿距处施加。

然后，可以利用有限元分析等方法计算齿轮传动轴在冲击载荷下的应力分布和变形情况。

为了优化齿轮传动轴的冲击载荷，可以采取以下措施：- 合理设计齿轮传动系统的布局，减小冲击载荷的大小；- 选择合适的材料和热处理方法，提高轴的抗冲击载荷能力；- 对齿轮传动轴进行优化设计，减小应力集中。

五种传动轴静强度变形计算设计题目：传动轴地 材料为优质碳素钢V 牌号45),许用应力[o=80MPa,经高频淬火处理•轴地表面，键槽均为端铣加 工,E=210GPa ・ 已知数据P/KWP1/KWn/rpmD/mmD1/mmD2fmma/mma /.29.48.1300800500200500传动轴力学简图旳|fpi传动轴零件图aaaaJ —i ■日%输入已知数据sigma=80。

E=210000。

P=input('请输入大带轮传动地功率P= <KW)'>。

P1=input('请输入小带轮传动地功率P1= <KW)'>。

n=input('请输入小带轮地转速n= (rpm>'>。

D=input('请输入大带轮直径D= <mm)'>。

D仁input('请输入小带轮直径D1= <mm)'>。

D2=input('请输入齿轮直径D2= <mm)'>。

a=input('请输入a= (mm>'>。

alfa=input('请输入 a ='>。

%计算各轮受力并输出F2=2*9.549*10A6*P/n/D。

fprintf('大带轮 D 上作用地水平力：3*F2=%3.3f(N>\n',3*F2>。

m=9.549*10A6*P/n 。

fprintf('大带轮 D 上作用地力偶：m=%3.3f(Nmm>\n',m>。

F1=2*9.549*10A6*P1 /n/D1。

fprintf('小带轮D1 上作用地铅垂力：3*F^%3.3f(N>\n',3*F1>。

m1=9.549*10A6*P1 /n。

fprintf('小带轮D1 上作用地力偶：m1=%3.3f(Nmm>\n',m1>。

材料力学课程设计题目传动轴静强度、变形及疲劳强度姓名李福生学院机械科学与工程学院班级七班学号 ******** 指导老师周立明2014 年10 月8 日目录一、设计目的二、设计任务及要求三、设计题目四、传动轴受力分析五、设计等轴的直径六、计算齿轮处轴的挠度七、阶梯传动轴进行疲劳强度计算八、设计感想九、参考文献附：程序设计一.材料力学课程设计的目的本课程设计是在系统学完材料力学课程之后，结合工程实际中的问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学知识解决工程实际问题的目的。

同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段溶为一体，即从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；即是对以前所学知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）的综合运用，又为后续课程（机械设计、专业课等）的学习打下基础，并初步掌握工程设计思想和设计方法，使实际工作能力有所提高。

具体有以下六项：1. 使所学的材料力学知识系统化、完整化。

2. 在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际中的问题。

3. 由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识与专业需求结合起来。

4. 综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。

5. 初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法。

6. 为后续课程的教学打下基础。

二.材料力学课程设计的任务和要求参加设计者要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知条件和所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，理出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。

一、设计计算说明书的要求设计计算说明书是该题目设计思想、设计方法和设计结果的说明，要求书写工整，语言简练，条理清晰、明确，表达完整。

材料力学课程设计说明书设计题目五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算学院专业班设计者学号题号7﹣6﹣e﹣22指导教师2012 年10 月18 日目录一材料力学课程设计的目的 (3)二材料力学课程设计的任务和要求 (4)三材料力学课程设计的题目 (4)四设计内容 (6)1.传动轴的受力简图 (6)2.作扭矩图和弯矩图 (7)3.根据强度条件设计等直轴的直径 (8)4.计算D2轮处轴的挠度 (9)5.阶梯轴疲劳强度的计算 (11)6.C语言流程图 (17)7.（附）C语言程序 (18)8. 设计总结及体会 (21)9. 参考文献 (22)一．材料力学课程设计的目的本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。

同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。

既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为后继课程（机械设计、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。

具体的有以下六项：1.使学生的材料力学知识系统化、完整化；2.在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；3.由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结合起来；4.综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来；5.初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；6.为后继课程的教学打下基础。

二．材料力学课程设计的任务和要求要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法，独立分析、判断、设计题目的已知条件和所求问题。

画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。

材料力学课程设计说明书设计题目五种传动轴的静强度、变形及疲劳强度的计算学院专业班设计者学号指导教师_年月日目录一设计目的 (3)二设计任务和要求 (4)三设计题目 (4)四设计内容 (6)五程序计算 (18)六改进措施 (21)七设计体会 (22)八参考文献 (22)一．材料力学课程设计的目的本课程设计的目的是在于系统学完材料力学之后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。

同时，可以使学生将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。

既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机和材料力学等）综合运用，又为后继课程（机械设计、专业课等）打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。

具体的有以下六项：1．使学生的材料力学知识系统化、完整化；2．在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程中的实际问题；3．由于选题力求结合专业实际，因而课程设计可以把材料力学知识和专业需要结合起来；4．综合运用了以前所学的个门课程的知识（高数、制图、理力、算法语言、计算机等等）使相关学科的知识有机地联系起来；5．初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法；6．为后继课程的教学打下基础。

二．材料力学课程设计的任务和要求要求参加设计者，要系统地复习材料力学的全部基本理论和方法，独立分析、判断、设计题目的已知条件和所求问题。

画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据和导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。

三．材料力学课程设计的题目传动轴的强度、变形及疲劳强度计算6－1 设计题目传动轴的材料为优质碳素结构钢（牌号45），许用应力[σ]=80MPa，经高频淬火处理，其σb=650MPa，σ-1=300MPa,τ磨削轴的表面，键槽均为端铣加工，阶梯轴过渡圆弧r均-1=155MPa,为2mm，疲劳安全系数n=2，要求：1）绘出传动轴的受力简图;2）作扭矩图及弯矩图；3）根据强度条件设计等直轴的直径；4）计算齿轮处轴的挠度；（按直径Φ1的等直杆计算）5）对阶梯传动轴进行疲劳强度计算；（若不满足，采取改进措施使其满足疲劳强度）；6）对所取数据的理论根据作必要的说明。