1、精選優質文檔-傾情為你奉上軸的設計計算軸的計算通常都是在初步完成結構設計后進行校核計算，計算準則是滿足軸的強度和剛度要求。一、軸的強度計算進行軸的強度校核計算時，應根據軸的具體受載及應力情況，采取相應的計算方法，并恰當地選取其許用應力。 對于僅僅承受扭矩的軸(傳動軸),應按扭轉強度條件計算； 對于只承受彎矩的軸（心軸），應按彎曲強度條件計算； 對于既承受彎矩又承受扭矩的軸（轉軸），應按彎扭合成強度條件進行計算，需要時還應按疲勞強度條件進行精確校核。 此外，對于瞬時過載很大或應力循環不對稱性較為嚴重的軸，還應按峰尖載荷校核其靜強度，以免產生過量的塑性變形。下面介紹幾種常用的計算方法： 按扭轉強度

2、條件計算。   1、按扭轉強度估算軸的直徑對只受轉矩或以承受轉矩為主的傳動軸，應按扭轉強度條件計算軸的直徑。若有彎矩作用，可用降低許用應力的方法來考慮其影響。扭轉強度約束條件為： 式中：為軸危險截面的最大扭剪應力(MPa)；為軸所傳遞的轉矩(N.mm)；為軸危險截面的抗扭截面模量()；P為軸所傳遞的功率(kW)；n為軸的轉速(r/min)；為軸的許用扭剪應力(MPa)；對實心圓軸，,以此代入上式，可得扭轉強度條件的設計式： 式中：C為由軸的材料和受載情況決定的系數。當彎矩相對轉矩很小時，C值取較小值，取較大值；反之，C取較大值，取較小值。應用上式求出的值，一般作為軸受轉矩作

3、用段最細處的直徑，一般是軸端直徑。若計算的軸段有鍵槽，則會削弱軸的強度，作為補償，此時應將計算所得的直徑適當增大，若該軸段同一剖面上有一個鍵槽，則將d 增大5%，若有兩個鍵槽，則增大10%。此外，也可采用經驗公式來估算軸的直徑。如在一般減速器中，高速輸入軸的直徑可按與之相聯的電機軸的直徑估算：；各級低速軸的軸徑可按同級齒輪中心距估算，。幾種軸的材料的和C值軸的材料Q2351Cr18Ni9Ti354540Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi12201225203030404052160135148125135118118107107982、按彎扭合成強度條件校核計算 

4、60;    對于同時承受彎矩和轉矩的軸，可根據轉矩和彎矩的合成強度進行計算。計算時，先根據結構設計所確定的軸的幾何結構和軸上零件的位置，畫出軸的受力簡圖，然后，繪制彎矩圖、轉矩圖，按第三強度理論條件建立軸的彎扭合成強度約束條件：考慮到彎矩所產生的彎曲應力和轉矩所產生的扭剪應力的性質不同，對上式中的轉矩乘以折合系數，則強度約束條件一般公式為：式中：稱為當量彎矩；為根據轉矩性質而定的折合系數。轉矩不變時，；轉矩按脈動循環變化時，；轉矩按對稱循環變化時，。若轉矩的變化規律不清楚，一般也按脈動循環處理。、分別為對稱循環、脈動循環及靜應力狀態下的許用應力。為軸的抗彎截面模

5、量()。對實心軸，也可寫為設計式：若計算的剖面有鍵槽，則應將計算所得的軸徑增大，方法同扭轉強度計算。軸的許用應力(MPa)材料碳鋼40050060070013017020023070759511040455565合金鋼80090010001200270300330400130140150180758090110鑄鋼40050010012050703040 例：設計帶式運輸機減速器的主動軸. 已知傳遞功率=10kW, 轉速=200 r/min, 齒輪齒寬 B=100mm, 齒數=40, 模數=5mm, 螺旋角，軸端裝有聯軸器。解：1、計算軸上轉矩和齒輪作用力軸傳遞的轉矩：N.mm齒輪的

6、圓周力：N齒輪的徑向力：N齒輪的軸向力：N2、選擇軸的材料和熱處理方式選擇軸的材料為45鋼，經調質處理, 其機械性能由表查得：650MPa，=360MPa，=300MPa，155MPa；查得，60MPa。3、初算軸的最小軸徑選=110，則軸的最小直徑為：mm軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑，需開鍵槽，故將最小軸徑增加5%，變為42.525mm。查機械設計手冊，取標準直徑45mm。4、選擇聯軸器取載荷系數=1.3，則聯軸器的計算轉矩為：=1.3×=N.mm根據計算轉矩、最小軸徑、軸的轉速，查標準GB5014-85或手冊，選用彈性柱銷聯軸器，其型號為：。 5、初選軸承因軸承同時受有

7、徑向力和軸向力的作用。故選用角接觸球軸承。根據工作要求及輸入端的直徑(為45mm)，由軸承產品目錄中選取型號為7211C的滾動軸承，其尺寸（內徑×外徑×寬度）為d×D×b=55×100×21。    6、軸的結構設計(1)擬定軸上零件的裝配方案據軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結構設計的基本要求，得出如圖7-20所示的兩種不同軸結構。圖a中，齒輪從非輸入端裝入，齒輪、套筒、右端軸承和端蓋從軸的右端裝入，左端軸承和端蓋、聯軸器依次從軸的左端裝入。圖b中，齒輪從輸入端裝入，齒輪、套筒、右

8、端軸承和端蓋、聯軸器依次從軸的右端裝入，僅左端軸承從左端裝入。僅從這兩個裝配方案比較來看，圖b的裝拆更為簡單方便，若為成批生產，該方案在機加工和裝拆等方面更能發揮其長處。綜合考慮各種因素, 故初步選定軸結構尺寸如圖b。(a)(b)(2)確定軸的各段直徑由于聯軸器型號已定，左端用軸端擋圈定位,右端用軸肩定位。故軸段6的直徑即為相配合的半聯軸器的直徑，取為45mm。聯軸器是靠軸段5的軸肩來進行軸向定位的，為了保證定位可靠，軸段5要比軸段6的直徑大510mm，取軸段5的直徑為52mm。軸段1和軸段4均是放置滾動軸承的，所以直徑與滾動軸承內圈直徑一樣，為55mm?？紤]拆卸的方便，軸段3的直徑只要比軸段

9、4的直徑大12mm就行了，這里取為58mm。軸段2是一軸環，右側用來定位齒輪，左側用來定位滾動軸承，查滾動軸承的手冊，可得該型號的滾動軸承內圈安裝尺寸最小為64mm，同時軸環的直徑還要滿足比軸段3的直徑(為58mm)大510mm的要求，故這段直徑最終取為66mm。(3)確定軸的各段長度軸段6的長度比半聯軸器的轂孔長度要(為84mm)短23mm，這樣可保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，故該段軸長取為82mm。同理，軸段3的長度要比齒輪的輪轂寬度(為100mm)短23mm，故該段軸長取為98mm。軸段1的長度即為滾動軸承的寬度，查手冊為21mm。軸環2寬度取為18mm。軸承端蓋的總寬

10、度為20mm（由減速器及軸承端蓋的結構設計而定）。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器右端面間的距離l=25mm，故取軸段5的長度為45mm。取齒輪距箱體內壁之距離為10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離，取5mm。已知滾動軸承寬度為21mm，齒輪輪轂長為100mm,則軸段4的長度為：105(100-98)+21=38mm(4) 軸上零件的周向定位齒輪、半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接。對于齒輪，由手冊查得平鍵的截面尺寸寬×高=16×10(GB1095-79)，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm(標準

11、鍵長見 GB1096-79),同時為了保證齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；同樣，半聯軸器與軸的聯接，選用平鍵為14×9×63，半聯軸器與軸的配合為H7/k6。滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。(5)確定軸上圓角和倒角尺寸。取軸端倒角為2×45°     7、按彎扭合成校核(1)畫受力簡圖畫軸空間受力簡圖c，將軸上作用力分解為垂直面受力圖d和水平受力圖e。分別求出垂直面上的支反力和水平面上支反力。對于零件作用于軸上的分布載荷或轉矩(因軸上零件如齒輪、聯軸器等均有寬度)可當作集中

12、力作用于軸上零件的寬度中點。對于支反力的位置，隨軸承類型和布置方式不同而異，一般可按取定，其中a值參見滾動軸承樣本，跨距較大時可近似認為支反力位于軸承寬度的中點。(2)計算作用于軸上的支反力水平面內支反力N垂直面內支反力 NN(3)計算軸的彎矩，并畫彎、轉矩圖分別作出垂直面和水平面上的彎矩圖f、g，并按計算合成彎矩。畫轉矩圖h。(4)計算并畫當量彎矩圖轉矩按脈動循環變化計算, 取 , 則N.mm(5)校核軸的強度一般而言，軸的強度是否滿足要求只需對危險截面進行校核即可，而軸的危險截面多發生在當量彎矩最大或當量彎矩較大且軸的直徑較小處。根據軸的結構尺寸和當量彎矩圖可知，a-a 截面處彎矩最大, 且截面尺寸也非最大, 屬于危險截面；b-b截面處當量彎矩不大但軸徑較小，也屬于危險截面。而對于c-c、d-d 截面尺寸，僅受純轉矩作用，雖d-d 截面尺寸最小，但由于軸最小直徑是按扭轉強度較為寬裕地確定的，故強度肯定滿足，無需校核彎扭合成強度。 a-a 截面處當量彎矩為：N.mmb-b 截面處當量彎矩為N.mm強度校核: 考慮鍵槽的影響，查附表7-8計算， MPaMPa顯然：，故安全。二、軸的剛度校核計算軸在載荷作用下，將產生彎曲或扭轉變形。若變形量超過允許的限度，就會影響軸上零件的正常工作，甚至會喪失機器應有的工作性能。例如：安裝齒輪的軸，若彎曲剛度不足而導