提高圆轴抗扭强的主要措施

提高轴强度的措施轴是工程中常用的一种机械元件，广泛应用于各种机械设备中。

轴的强度直接影响着机械设备的性能和使用寿命。

为了提高轴的强度，可以采取以下措施：1. 选用高强度材料选择适当的材料是提高轴强度的关键。

通常情况下，常用的轴材料主要有碳素钢、合金钢、不锈钢等。

这些材料具有高强度和良好的耐热、耐磨性能。

根据具体的工作条件和要求，选择适合的材料可以有效提高轴的强度。

2. 优化轴的几何结构轴的几何结构对其强度也有很大影响。

通过优化轴的几何结构，可以提高其抗弯、抗扭和抗压能力。

一般来说，轴的直径越大，强度越高；轴的端部可以加大圆角的半径，减少应力集中；轴的轴段可以采用锥度，增加承载能力等。

3. 进行表面处理表面处理是提高轴强度的一种重要方法。

常见的表面处理方式包括热处理、表面渗碳和氮化等。

热处理可以通过改变轴的组织结构来提高其强度和硬度；表面渗碳可以增加轴的表层硬度，提高其抗磨性能；氮化可以在轴的表面形成硬质氮化物层，提高其耐磨和抗腐蚀性能。

4. 使用轴承支撑在一些重载和高速运转的机械设备中，使用轴承来支撑轴是一种常见的措施。

轴承可以承受轴上的径向和轴向载荷，减小轴的变形和疲劳。

合理选择轴承类型和安装方式，可以提高轴的可靠性和寿命。

5. 做好轴的设计和加工轴的设计和加工也是提高其强度的重要环节。

在设计轴时，要合理确定轴的尺寸和结构，合理分配载荷，避免应力集中。

在加工过程中，要选择高精度的加工设备，采用适当的工艺，控制加工误差，保证轴的尺寸精度和表面质量。

6. 加强轴的检测和监测为了保证轴的强度和可靠性，需要对轴进行定期的检测和监测。

常见的轴检测方法包括超声波检测、拉伸试验、金相分析等。

通过检测和监测可以及时发现轴的缺陷和故障，并采取相应的措施修复或更换轴，提高设备的运行可靠性。

综上所述，提高轴强度的措施包括选用高强度材料、优化轴的几何结构、进行表面处理、使用轴承支撑、做好轴的设计和加工以及加强轴的检测和监测。

简述提高轴强度的措施轴是机械设备中重要的组成部分，其强度直接影响着设备的性能和寿命。

在各种运转过程中，轴受到弯矩、剪力和扭矩等多种复杂应力的作用，因此，提高轴的强度是非常重要的。

以下是一些提高轴强度的措施：1、合理设计轴的结构：优化轴的形状，避免轴截面发生急剧变化，以减小应力集中。

选择合适的材料和热处理方法，以提高材料的力学性能和抗疲劳性能。

2、改善轴的表面质量：对轴进行精细加工，降低表面粗糙度，减少应力集中的可能性。

对轴进行喷丸、碾压、渗碳淬火等表面强化处理，提高表面硬度和抗疲劳性能。

3、合理布置轴承：合理选择轴承类型和尺寸，确保轴承与轴的配合良好，减少应力集中点。

优化轴承的布置，使各轴承之间的负荷分布均匀，减少局部过载的情况。

4、优化轴的支撑结构：通过合理设计轴承座的支撑结构，提高轴的稳定性，降低弯曲和扭转变形。

采用适当的轴承预紧力，提高轴承的刚度，减小轴的振动和变形。

5、增加轴的刚度：选择高刚度的材料（如高强度合金钢）来制造轴。

优化轴的结构设计，减小截面尺寸变化，避免局部过载。

6、采用先进的制造工艺：采用精密铸造、锻造、焊接等工艺来制造轴，确保轴的内部结构和缺陷得到有效控制。

在加工过程中，采用先进的加工设备和工艺参数，减小残余应力和变形。

7、进行疲劳强度分析：对轴进行疲劳强度分析，确定应力集中区域和疲劳薄弱部位。

对疲劳薄弱部位进行优化设计，如增加加强筋、改变截面尺寸等。

8、采用优化设计软件：利用有限元分析（FEA）等优化设计软件对轴进行强度分析和优化设计。

通过调整材料分布、改变截面尺寸等方式，实现轴的轻量化、高强度和低成本。

9、进行振动噪声控制：通过合理设计轴的结构和优化支撑方式，降低轴在运转过程中的振动和噪声。

采用阻尼材料或结构对轴进行减振降噪处理。

10、加强维护保养：定期对轴进行检查和维护，发现损伤或裂纹及时修复或更换。

保持轴的清洁和润滑，防止杂质和磨损对轴造成损害。

对重要部位的轴承进行定期更换，确保轴承的工作状态良好。

圆轴扭转的受力特点和变形特点
圆轴在受到扭矩作用时，其受力特点和变形特点与直轴不同。

下面我们来详细探讨一下圆轴扭转的受力特点和变形特点。

一、受力特点
在圆轴扭转过程中，受到的力主要是扭矩。

扭矩是使物体产生转动的力，其大小可以用公式T=FT*d来计算，其中T是扭矩，F是力，T是距离，d是轴的直径。

在圆轴扭转时，扭矩会使圆轴上的横截面产生剪切应力，剪切应力的大小与扭矩成正比。

二、变形特点
圆轴在受到扭矩作用时，会产生扭转变形。

这种变形主要表现为圆轴的各个横截面发生相对转动。

在圆轴扭转时，横截面之间的距离保持不变，因此不会出现拉伸或压缩变形。

同时，由于圆轴的刚度较大，所以扭转变形量相对较小。

三、影响圆轴扭转的因素
圆轴的扭转性能受到多种因素的影响，包括材料性质、截面形状、尺寸和边界条件等。

例如，圆轴的材料强度越高，其抵抗扭矩的能力就越强；截面形状和尺寸也会影响圆轴的扭转性能；边界条件如支撑条件和固定方式也会对圆轴的扭转性能产生影响。

四、圆轴扭转的应用
圆轴的扭转性能在机械工程中有着广泛的应用。

例如，在汽车和自行车中，车轴就是一种圆轴，它们需要承受来自轮子和车轮的扭矩。

在设计这些车轴时，需要考虑其受力特点和变形特点，以确保其具有足够的强度和刚度。

此外，在建筑工程和桥梁工程中，钢结构和钢筋混凝土结构的连接节点也需要利用圆轴的扭转性能来传递力和转矩。

工程力学题库一、填空题（每空1分，共57分）（难度A）第八章轴向拉伸和压缩1. "强度"是构件在外力作用下____________ 的能力。

2. 通常，各种工程材料的许用切应力[T不大于其____________ 切应力。

3. 在材料力学中，对可变形固体的性质所作的基本假设是假设、___________________ 设和 ______________ 假设。

4. 衡量材料强度的两个重要指标是_______________ 和_____________________ 。

5. 由于铸铁等脆性材料的很低，因此，不宜作为承拉零件的材料。

6. 在圆轴的台肩或切槽等部位，常增设_____________________ 结构，以减小应力集中。

7. 消除或改善是提高构件疲劳强度的主要措施。

第九章剪切与扭转1. 应用扭转强度条件，可以解决_______________________ 、 _____________________ 和_____________ _____ —等三类强度计算问题。

2. 在计算梁的内力时，当梁的长度大于横截面尺寸____________ 倍以上时，可将剪力略去不计。

3. 若两构件在弹性范围内切应变相同，则切变模量G值较大者的切应力较______________ 。

4. 衡量梁弯曲变形的基本参数是___________________ 和________________________ 。

5. 圆轴扭转变形时的大小是___________________________________ 用来度量的。

6. 受剪切构件的剪切面总是___________ 于外力作用线。

7. 提高圆轴扭转强度的主要措施：______________________ 和__________________ 。

8. 如图所示拉杆头为正方形，杆体是直径为d圆柱形。

1. 作用在梁上的载荷通常可以简化为以下三种类型：___________ 、2. 按照支座对梁的约束情况，通常将支座简化为三种形式：______3. 根据梁的支承情况，一般可把梁简化为以下三种基本形式：____4. ___________________________ 对梁的变形有两种假设：、______________________________________ 。

第五节圆轴的扭转变形与刚度条件一、圆周的扭转变形圆轴受扭转时，除了考虑强度条件外，有时还要满足刚度条件。

例如机床的主轴，若扭转变形太大，就会引起剧烈的振动，影响加工工件的质量。

因此还需对轴的扭转变形有所限制。

轴受扭转作用时所产生的变形，是用两横截面之间的相对扭转角ϕ表示的，如下图所示。

由于γ角与ϕ角对应同一段弧长，故有ϕ·R = γ·l (a)式中的R是轴的半径，由剪切虎克定律，τ=G·γ，所以可得ϕ=τ·l/ (G·γ)(b)式中τ=M·R/ Jρ，代入(b)得：ϕ=M·l/ (G·Jρ)(1-46)公式(1-46)是截面A、B之间的相对扭转角计算公式，ϕ的单位是rad。

两截面间的相对扭转角与两截面间的距离l成正比，为了便于比较，工程上一般都用单位轴长上的扭转角θ表示扭转变形的大小：θ=ϕ/ l=M/ (G·Jρ)(1-47)θ的单位是rad/m。

如果扭矩的单位是N·m，G的单位MP a，Jρ的单位m4。

但是工程实际中规定的许用单位扭转角[θ]是以°/m 为单位的，则公式(1-47)可改写为：(1-48)式中G·Jρ称为轴的抗扭刚度，取决于轴的材料与截面的形状与尺寸。

轴的G·Jρ值越大，则扭转角θ越小，表明抗扭转变形的能力越强。

二、扭转的刚度条件圆轴受扭转时如果变形过大，就会影响轴的正常工作。

轴的扭转变形用许用扭转角[θ]来加以限制，其单位为°/m，其数值的大小根据载荷性质、工作条件等确定。

在一般传动和搅拌轴的计算中，可选取[θ]=0.5°/m～10°/m。

由此得出轴的扭转刚度条件：θ=M/ (G·Jρ)·(180/ π)≤[θ](1-49)圆轴设计时，一般要求既满足强度条件(1-45)，又要满足刚度条件(1-49)。

材料力学练习题与答案-全1. 当τ≥τp时，剪切虎克定律及剪应力互等定理。

A、虎克定律成立，互等定理不成立B、虎克定律不成立，互等定理成立(正确答案)C、均不成立D、二者均成立2. 木榫接头,当受F力作用时,接头的剪切面积和挤压面积分别是A、ab,lcB、cb,lbC、lb,cb(正确答案)D、lc,ab3. 在下列四种材料中，( )不可以应用各向同性假设。

A、铸钢B、玻璃C、松木(正确答案)D、铸铁4. 一细长压杆当轴向压力P达到临界压力Pcr时受到微小干扰后发生失稳而处于微弯平衡状态，此时若解除压力P，则压杆的微弯变形。

A、有所缓和B、完全消失(正确答案)C、保持不变D、继续增大；5. 矩形截面偏心受压杆件发生变形。

A、轴向压缩、平面弯曲B、轴向压缩、平面弯曲、扭转C、轴向压缩、斜弯曲(正确答案)D、轴向压缩、斜弯曲、扭转6. 当杆件处于弯扭组合变形时，对于横截面的中性轴有这样的结论，正确的是：A、一定存在(正确答案)B、不一定存在C、一定不存在7. 梁在某一段内作用有向下的分布载荷时，在该段内它的弯矩图为。

A、上凸曲线；(正确答案)B、下凸曲线；C、带有拐点的曲线；D、斜直线8. 图示结构中，AB为钢材，BC为铝，在P力作用下( )A、AB段轴力大B、BC段轴力大C、轴力一样大(正确答案)D、无法判断9. 圆截面的悬臂梁在自由端受集中力的作用，若梁的长度增大一倍，其他条件不变，最大挠度是原来的倍。

图片2.pngA、2B、16C、8(正确答案)D、410. 托架由横梁与杆组成。

若将杆由位于梁的下方改为位于梁的上方，其他条件不变，则此托架的承载力。

A、提高(正确答案)B、降低C、不变11. 单位长度的扭转角θ与( )无关A、杆的长度(正确答案)B、扭矩C、材料性质D、截面几何性质12. 矩形截面拉弯组合变形时，对于横截面的中性轴有以下的结论。

正确的是：。

A、过形心B、过形心且与ZC轴有一夹角；C、不过形心，与ZC轴平行；(正确答案)D、不过形心，与ZC轴有一夹角。

一、填空题1、理论力学中的三个组成部分为静力学、运动学和动力学。

绪1.力是物体之间相互的机械作用、力的作用效应是使物体的运动状态发生改变，也可使物体的形状发生改变。

1.12.力的基本单位名称是牛顿，符号是 N 。

1.13.力是矢量量，力的三要素可用带箭头的线段来表示，其长度（按一定比例）表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。

1.14.共线力系是平面汇交力系的特例。

2.15.平面力系分为平面汇交力系、平面平行力系和平面一般力系力系。

3.16.在力的投影中，若力平行于X轴，则Fx=若力平行于y轴，则 F y=；若力垂直于X轴，则Fx= 0 ；若力垂直于y轴F y= 0 。

2.27.作用在物体上各力的作用线都在同一平面，并呈任意分布的力系，称为平面一般力系。

3.18.平面一般力系面已知中心点简化后，得到一力和一力偶。

3.19.若力系中的各力作用线在同一平面且相互平行，称平面平行力系，它是平面一般力系的特殊情况。

3.211、平衡是指物体相对于地球保持静止或匀速直线运动状态。

绪12、对非自由体的运动的限制叫做约束。

约束反力的方向与约束所能限制运动方向相反。

1.313、作用于物体上的各力作用线都在同一平面，而且汇交的力系，称为平面汇交力系。

2.214、力的三要素是力的大小，力的方向，力的作用点15、材料力学中，构件的安全性指标是指：强度，刚度，稳定性。

16、力是物体间相互的机械作用，这种作用的效果是使物体的运动状态发生改变，也可使物体的形状发生变化。

•力对物体的作用效果取决于力的大小、方向和作用点。

18、欲使作用在刚体上的两个力平衡，其必要与充分条件是两个力的大小相等、方向相反，且作用在一条直线上。

19.作用于物体上的各力作用线都在同一平面内内，并且都相较于一点的力系，称为平面汇交力系。

20.合力在任意一个坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和，此称为合力投影定理。