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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
$ K# A+ t2 A( o* P/ L2 C1.扭转强度条件计算 7 w, d& l8 U/ V- O7 w7 V1 Y
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。 0 y2 e2 n4 E# h4 {' ^
轴的扭转强度条件为:(见图15-3.1)
# r2 m0 B# B+ Z# c* c6 K* l实心轴的直径为:(见图15-3.2) 8 ]: G) T; o3 v0 v
为了计及键槽对轴的削弱,可按以下方式修正轴径 - D8 C% D8 |( G2 B# D, w
2 \5 `" f9 `0 i 有一个键槽 有两个键槽
7 t% l: E. c. p2 q8 P; A轴径d>100mm 轴径增大3% 轴径增大7%
9 H# e W8 L. f' M9 b4 ^( d1 d6 G" m轴径d≤100mm 轴径增大5%~7% 轴径增大10%~15% 5 c" y4 N5 s% x! B5 G
3 A- o; f2 {3 y9 C4 k! b2. 按弯扭合成进行强度条件验算
. q/ u6 @8 D0 q( X' _* t+ W$ Q6 `一般的转轴强度用这种方法验算。计算步骤如下:
+ U# j! ]$ o8 G4 g* E( i0 T7 h9 [①轴的弯矩与扭矩分析(见图15-3.3) + a$ |# a5 J9 V* j- U7 g, G
②校核轴的强度 轴的弯扭合成强度条件为:(见图15-3.4)
9 \& D! R) m# c! f5 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);
# O F* ?) T8 q/ ?a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。
' X! [" |' J7 \- u$ J: W2 M, [2 `2 r
# V% a6 }& X) P! o) n1 n7 ^ 扭转切应力 & z! l/ P" x% r
静应力 脉动循环变应力 对称循环变应力
* A( l$ O) I0 r5 P$ O弯曲应力为对
4 G- g1 g& @! M5 D& _( i4 n称循环变应力 a≈0.3 a≈0.6 a=1
4 x. P2 Y3 A6 D ( @/ K8 S4 w+ F1 `" d# {4 k; w
3.按疲劳强度条件进行校核 ( {$ \9 G q5 n& p( B; }. 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)
4 ~: }) d4 q. D+ c4 q% G4.按静强度条件进行校核 : W0 s1 f i- p( G
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)
' c' q" q- H( T" z$ u1 \4 G9 p/ J$ a* G二、轴的刚度校核计算 0 u0 [+ j2 n3 p
1. 轴的弯曲刚度校核计算
) \5 Q' N6 V- M8 Z/ z/ X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。
) P: k! ?2 _/ X- o4 C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。
1 L0 K+ u1 K5 d5 R' ]+ t' ^2.轴的扭转刚度校核计算 ) f7 o2 F1 Z l5 G
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] 3 ?5 a, o, |% |6 v( t T( K; K
三、轴的振动及振动稳定性的概念
" z- X+ O5 x% V- P' f◆ 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。
5 Q. s# W4 A, ]◆ 当轴的振动频率与轴的自振频率相同时,就会产生共振。
3 y4 z \- ^- V* N6 B◆ 共振时轴的转速称为临界转速。 % A1 O- K7 n6 i R
◆ 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, q9 i+ W5 a3 q- `9 `
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。
" Z& Z; N8 j4 [* O' O一阶临界转速(见图15-3.7) % v4 H; w, N3 H, U: N% {0 @; Y
◆ 刚性轴:工作转速低于一阶临界转速的轴; ; d, y/ m; T# I7 k+ c* h
◆ 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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