轴的强度计算与设计A

§11—4-1 轴的强度计算

一、按扭转强度条件计算

适用：①用于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d min 强度条

件

： Mpa （11-1）

设计公式：

mm （11-2）

轴上有键槽需要按一定比例修正：一个键槽轴径加大3～5%；二个键槽轴径加大7～11%。 ——许用扭转剪应力（N/mm2）

C——轴的材料系数，与轴的材料和载荷情况有关。

对于空心轴： （mm）（11-3）

， d1—空心轴的内径（mm）

二、按弯扭合成强度条件计算：

条件：已知支点、扭距，弯距可求时

步骤：

1、作轴的空间受力简图（将分布力看成集中力，）轴的支承看成简支梁，支点作用于轴承中点，将力分解为水平分力和 垂直分力； 2、求水平面支反力RH1、RH2作水平内弯矩图；

3、求垂直平面内支反力RV1、RV2，作垂直平面内的弯矩图；

4、作合成弯矩图；

5、作扭矩图；

6、作当量弯矩图；

——为将扭矩折算为等效弯矩的折算系数。

∵弯矩引起的弯曲应力为对称循环的变应力，而扭矩所产生的扭转剪应力往往为非对称循环变应力

∴ 与扭矩变化情况有关：

——扭矩对称循环变化

——扭矩脉动循环变化

，

力。

，

——不变的扭矩

分别为对称循环、脉动循环及静应力状态下的许用弯曲应

7、校核轴的强度——Memax 处；Me较大，轴径d较小处。

Mpa (11-4)

W——抗弯截面模量 mm3，见附表11不同截面的W。

设计公式： （mm） （11－5）

如果计算所得d大于轴的结构设计d结构，则应重新设计轴的结构。

对于心轴：T=0，Me=M：转动心轴，许用应力用

固定心轴，许用应力用

；

——弯曲应力为脉动循环。

三、轴的安全系数校核计算

1、疲劳强度校核——精确计算（比较重要的轴）

要考虑载荷性质、应力集中、尺寸因素和表面质量及强化等因素的影响。根据结构设计选择Me较大，并有应力集中的几个截面，计算疲劳强度安全系数

S=1.3～1.5——材料均匀，载荷与应力计算准确；

S=1.5～1.8——材料不够均匀，载荷与应力计算欠准确； S=1.8～2.5——材料均匀性计算准确性均较低或轴的直 。

S——许用安全系数 （11－6）

其中：

按

综合影响因素—材料特性， 、 、 、 。

2、静强度校核——校核轴对塑性变形的抵抗能力

SS——许用安全系数 SS=1.2～2 （11－8）

11－7）

（

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