轴的设计、计算、校核
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- 轴的设计、计算、校核以转轴为例,轴的强度计算的步骤为:
一、轴的强度计算
1、按扭转强度条件初步估算轴的直径
机器的运动简图确定后,各轴传递的P和n为已知,在轴的结构具体化之前,只能计算出轴所传递的扭矩,而所受的弯矩是未知的。这时只能按扭矩初步估算轴的直径,作为轴受转矩作用段最细处的直径dmin,一般是轴端直径。
根据扭转强度条件确定的最小直径为:
(mm)
式中:P为轴所传递的功率(KW)
n为轴的转速(r/min)
Ao为计算系数,查表3
若计算的轴段有键槽,则会削弱轴的强度,此时应将计算所得的直径适当增大,若有一个键槽,将dmin增大5%,若同一剖面有两个键槽,则增大10%。
以dmin为基础,考虑轴上零件的装拆、定位、轴的加工、整体布局、作出轴的结构设计。在轴的结构具体化之后进行以下计算。
2、按弯扭合成强度计算轴的直径
l)绘出轴的结构图
2)绘出轴的空间受力图
3)绘出轴的水平面的弯矩图
4)绘出轴的垂直面的弯矩图
5)绘出轴的合成弯矩图
6)绘出轴的扭矩图
7)绘出轴的计算弯矩图
8)按第三强度理论计算当量弯矩:
式中:α为将扭矩折合为当量弯矩的折合系数,按扭切应力的循环特性取值:
a)扭切应力理论上为静应力时,取α=0.3。
b)考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素,假定为脉动循环应力 ,取 α=0.59。
c)对于经常正、反转的轴,把扭剪应力视为对称循环应力,取 α=1(因为在弯矩作用下,转轴产生的弯曲应力属于对称循环应力)。
9)校核危险断面的当量弯曲应力(计算应力):
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