轴的扭转强度计算

碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。 合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小 尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用 合金钢。在一般工作温度下（低于200℃），各种碳钢和合金钢的弹性模量均 相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。
轴上有键槽时： 放大轴径：一个键槽：3~5%
二个键槽：7~10%
取标准植
13.3 轴的强度计算
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二、轴的弯扭合成强度计算
转轴同时承受扭矩和弯矩，必须按二者组合强度进行计算。通常 把轴当作置于铰链支座上的梁，作用于轴上零件的力作为集中力， 其作用点取为零件轮毂宽度的中点上。具体的计算步骤如下：
高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸 振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。
13.3 轴的强度计算
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13.3 轴的强度计算
三、轴的刚度计算
1. 轴的弯曲刚度校核计算
轴的弯曲刚度以挠度y和偏转角θ来度量。
对于光轴，可直接用材料力学中的公式计算其挠度或偏转角。 对于阶梯轴，可将其转化为当量直径的光轴后计算其挠度或偏转角。
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按照轴线形状的不同，轴可分为曲轴和直轴两大类。 直轴根据外形的不同，可分为光轴和阶梯轴。
除了刚性轴外，还有空心轴和钢丝软轴。
13.1 概述
二、轴设计的基本内容及步骤
结构设计
1.拟定轴上零件装配方案 2.估算轴的最小直径ｄmin 3.确定各段直径及长度 4.确定轴的结构要素
非定位轴肩→便于装配→h=(0.5～1)mm
定位轴肩→零件定位→ h ＝3~5 mm 2.设计轴肩时应注意: (1)轴承定位轴肩(套筒)不能过高 (2)轴长应略短于轮毂宽度 (3)安装标准件轴段直径， (a)滚动轴承 (b)联轴器 (c)密封件 (4)轴肩圆角ｒ 轮毂孔圆角Ｒ(倒角Ｃ)
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1）画出轴的空间力系图；（分解为水平面分力和垂直面分力） 2）计算水平面和垂直面上的弯矩并作出弯矩图； 3）计算合成弯矩M并作出弯矩图； 4）计算转矩M T并作出转矩图； 5）计算当量弯矩M ，绘出当量弯矩图。 6）根据当量弯矩图找出危险截面，进行轴的强度校核。
13.3 轴的强度计算
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13.1 概述
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一、轴的用途与分类 按照承受载荷的不同，轴可分为：
心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。
传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。
转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
转轴
心轴
13.1 概述
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传动轴
13.1 概述
13.2 轴的结构设计
2、轴向固定
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零件在轴上能承受轴向力而不产生轴向位移 ，是利用轴肩、 圆螺母（止动片）、套筒、弹性挡圈、紧定螺钉、轴端挡 圈定位等
13.2 轴的结构设计
三、轴上零件要便于装拆、调整 1.为便于装拆一般做成阶梯轴
轴肩 / dmin在最外端 \ 必有初定位轴环
①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置 ②轴上零件装拆、调整方便 ③轴应具有良好的制造工艺性等 ④尽量避免应力集中
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13.2 轴的结构设计
二、零件在轴上的固定 1、周向固定 为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动。常用的 周向固定方法有键、花键、销、过盈配合、 弹性环联接、成形联接等。
13.2 轴的结构设计
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四、轴的加工和装配工艺性 1、轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上 各段的键槽、圆角半径、倒角、中心孔等尺寸应尽可能统 一，以利于加工和检验
2、轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹 的轴段应有退刀槽
3、当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母 线上
强度计算
1.许用切应力法(扭转强度) 2.许用弯曲应力法( 弯扭合成强度 ) 3.安全系数计算法 ┌疲劳强度计算
└静强度计算
其它计算
1.刚度计算 2.振动稳定性计算( 临界转速)
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13.2 轴的结构设计
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一、基本要求
对轴的结构进行设计主要是:确定轴的结构形状和尺寸 无论何种具体因素，轴的结构都应满足以下要求：
一、轴的扭转强度计算
用于：①只受扭矩或主要承受扭矩的传动轴的强度计算 ②结构设计前按扭矩初估轴的直径dmin
对于圆截面的实心轴，其抗扭强度条件为：
强度条件
T
T WT
9.55 106
0.2d 3
P n
[ T ]
5 9.55 106 P
P
设计公式 d 3
[ T ]n
A0 3 n
4、为使轴便于装配，轴端应有倒角
5、轴的结构设计应使各零件在装配时尽量不接触其他零件 的配合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸
13.2 轴的结构设计
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思考题： 试指出图中结构不合理的地方，并予以改正。
13.3 轴的强度计算
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轴的弯曲刚度条件为
挠度
y≤[y]
偏转角
θ≤[θ]
[y]和[θ]分别为轴的许用挠度及许用偏转角。
2ຫໍສະໝຸດ Baidu轴的扭转刚度校核计算
轴的扭转刚度以扭转角来度量。轴的扭转刚度条件为
[]
13.4 轴的材料及选择
轴的概述3
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轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和 表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。