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发表于 2007-5-3 20:39:38
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来自: 中国广东深圳
一、轴的强度校核计算
5 _. ~9 V) q$ c1.扭转强度条件计算 # ?+ g- p. X" f5 C3 N
这种方法用于只受扭矩或主要受扭矩的不太重要的轴的强度计算。在作轴的结构设计时,通常用这种方法初步估算轴径。 7 m0 S s1 _: U/ [. v4 T' F
轴的扭转强度条件为:(见图15-3.1) 7 B' [' c4 k6 H. j3 z: U
实心轴的直径为:(见图15-3.2)
: |3 }) f' h8 f' b7 K ?7 U3 Q为了计及键槽对轴的削弱,可按以下方式修正轴径
# o6 ?* N! u; W* C) m4 K. c7 w, c
; I `" A+ o% l 有一个键槽 有两个键槽
. ]5 d* b( c8 q- i轴径d>100mm 轴径增大3% 轴径增大7% * @5 v' q: [7 x7 T) W4 y
轴径d≤100mm 轴径增大5%~7% 轴径增大10%~15% ' J7 a0 g1 m0 L% U
; r& n e, y/ I2 d3 j
2. 按弯扭合成进行强度条件验算
5 B8 @ ~' ?' X7 s一般的转轴强度用这种方法验算。计算步骤如下: ( S# F, @9 p( N$ k' W
①轴的弯矩与扭矩分析(见图15-3.3)
2 H" Z- c ~) |' F②校核轴的强度 轴的弯扭合成强度条件为:(见图15-3.4)
6 V' h9 k Y/ k1 a' |9 b0 L式中[σ-1]为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力(可查表选取);
4 r/ q7 E# l0 O$ Z8 s! N& ~' Ca为考虑弯曲应力和扭转切应力循环特性不同时的折合系数。
( W3 C) [: y6 [* W 1 s3 c- M, i) B" E4 B3 y! {
扭转切应力
* Z8 [' ^- y" r' B% }6 C静应力 脉动循环变应力 对称循环变应力 ! f4 l G* l& v& }4 W
弯曲应力为对 $ x$ J7 e6 K' b
称循环变应力 a≈0.3 a≈0.6 a=1
$ M4 |& k# R# \! x6 _5 a ; M# s0 \6 x2 Q, b$ M$ m( O m
3.按疲劳强度条件进行校核
% X$ {1 d; P+ h在已知轴的外形、尺寸及载荷的情况下,可对轴的疲劳强度进行校核,轴的疲劳强度条件为:(见图15-3.5) 8 I. D+ r8 N* @6 d: t& Z7 a
4.按静强度条件进行校核 ' Q$ m6 p$ y. _" H1 g# F
对于瞬时过载很大,或应力循环的不对称性较为严重的轴,应当进行静强度条件校核。轴的静强度条件为:(见图15-3.6)
5 f g0 W. n; E# O6 l! ~" k二、轴的刚度校核计算 - I6 P- r0 Z! E
1. 轴的弯曲刚度校核计算 9 g: W' t* G Y( Z2 I
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。 7 }4 {0 f, F4 W, q6 G
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。
& V% |$ K3 }9 I# Y; `2.轴的扭转刚度校核计算
) R8 {( k) w2 Q, E2 o轴的扭转刚度以扭转角j来度量。轴的扭转刚度条件为:j<=[j] * ~& K2 b% d" t$ f1 H* ?" N
三、轴的振动及振动稳定性的概念 / e" X: l0 ~; L3 {$ _
◆ 轴是一弹性体,旋转时,会产生弯曲振动、扭转振动及纵向振动。
( \8 R- n8 V2 ^7 ?" g2 }: G Q◆ 当轴的振动频率与轴的自振频率相同时,就会产生共振。 % Y% O# D) w. t* s( t& P( a
◆ 共振时轴的转速称为临界转速。 4 U" K6 \+ J# D! }3 W& E
◆ 临界转速可以有很多个,其中一阶临界转速下振动最为激烈,最为危险, ( `& ]1 J& |8 [4 _9 e! O
一般通用机械中的轴很少发生共振。若发生共振,多为弯曲共振。
7 v; j; s3 C& N一阶临界转速(见图15-3.7) % v, m3 I( d+ j! P' b4 g2 h
◆ 刚性轴:工作转速低于一阶临界转速的轴;
5 k' e$ a! {" b( X◆ 挠性轴:工作转速超过一阶临界转速的轴 一般情况下,应使轴的工作转速n<0.85nc1,或1.5 nc1<n<0.85 nc2。满足上述条件的轴就是具有了弯曲振动的稳定性。 |
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