文档介绍：课时授课计划
第六十七-六十八次课
【教学课题】:§13-3 轴的强度计算
【教学目的】:掌握轴的强度计算,会正确选择参数。
【教学重点及处理方法】:轴的强度计算
处理方法: 详细讲解
【教学难点及处理方法】:设计计算方法
处理方法: 比较讲解
【教学方法】: 讲授法
【教具】:三角板
【时间分配】: 引入新课 5min
新课 80 min
小结、作业 5min
第六十七-六十八次课
【提示启发引出新课】
轴的结构设计确定了轴的几何外形和全部的结构尺寸,那么,轴的强度和刚度是否合适?本次课讨论轴的强度计算。
【新课内容】
§13-3 轴的强度计算
一、轴的计算简图
为便于计算,通常将轴简化为一置于铰链支座上的梁。
轴和轴上零件的自重可忽略不计。
作用在轴上的扭矩通常从传动件轮毂中点计算。
轴上分布载荷简化:
a)一般情况 b)过盈配合
支座反力:支座反力的作用点随轴承类型、布置方式不同而不同。
轴的计算准则:
转轴按弯扭合成进行强度计算,同时校核安全系数。
心轴按弯曲强度进行计算。
传动轴按扭转强度进行计算。
二、轴的扭转强度计算
 传动轴只承受扭矩,直接按扭转进行强度计算。而对于转轴,在开始设计轴时,通常还不知道轴上零件的位置及支点位置,弯矩值不能确定,因此,一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算。对于圆截面的实心轴,设轴在转矩T的作用下,产生剪应力τ。对于圆截面的实心轴,其抗扭强度条件为:
式中: τ--轴的扭转切应力(MPa) T—轴传递的扭矩()
Wp—抗扭载面模量(mm3) P—轴传递的功率(kW)
n—轴的转速(r/min) d--轴的直径(mm)
[τ]—许用扭转切应力(MPa) A—计算常数(参见教材选取)
以上可以得到轴的直径的设计公式:
A-计算常数,与轴的材料和承载情况有关,可按表13-3。
注意:
1)当轴上开有键槽时,应增大轴径以补偿键槽对轴强度的削弱。一般,一个键槽增大3%;两个键槽增大7%。
2)该种计算方法既用于只受弯矩的轴,也用于同时受扭矩的轴。即按扭转强度初步估算轴径,而弯矩的影响,可以用降低许用扭转剪应力的方法予以考虑。由上式求出的直径值,需圆整成标准直径,并作为轴的最小直径。如轴上有一个键槽,可将值增大3%—5%,如有两个键槽可增大7%—10%。
三、轴的弯扭合成强度计算
当轴的支点位置及轴上所受载荷大小、方向和作用点确定后,即可求出支反力,画出弯矩和扭矩图,从而进行弯扭合成进行计算。进行强度计算时通常把轴当作置于铰链支座上的梁,作用于轴上零件的力作为集中力,其作用点取为零件轮毂宽度的中点。支点反力的作用点一般可近似地取在轴承宽度的中点上。具体的计算步骤如下:
作轴的受力简图先求出轴上受力零件的载荷;轴承处的支承反力作用点位置的确定方法,求出支承处的反力;作出水平面和垂直面的受力简图。
作弯矩图作出水平面和垂直面的弯矩图;求出合成弯矩
作扭矩图
求出危险截面的当量弯矩由第三强度理论,
轴的强度计算。
设计公式为:。
式中-折合系数。是根据扭矩性质的不同而引入的修正系数。当扭矩为脉动循环时, α=[σ-1b]/[σ0b]≈;当扭矩平稳不变时, α=[σ-1b]/[σ+1b]≈;当扭