14.3轴的强度计算
14 .3 .1 按扭转强度计算
轴不是标准零件,需要自己设计计算。

在满足强度和保证轴正常工作的条件
下来设计轴。

例如用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。

这种计算方法主要应用于传动轴，也可以初步估算轴的最小直径，在此基础
上进行轴的结构设计。

按扭转强度计算公式
式中，—许用扭转切应力，；
—轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩，；
—轴的抗扭截面系数，；
—轴传递的功率， KW；
d—轴的直径， mm ；
n—轴的转速， r/min 。

C—为由轴的材料和受载情况所决定的常数（见下表）。

-轴传递的转矩，也是轴承受的扭矩，单位： N.mm
按公式计算轴的直径，当轴截面上有一个键槽时，轴径应增大5%；有两个键
槽时，应增大10%。

轴常用材料的值和C值
注：当作用在轴上的弯矩比转矩小或只受转矩时，C取较小值，否则C取较
大值。

14 . 3 . 2 轴的刚度计算概念
按弯扭合成强度计算
1.作轴的受力简图
轴上零件所受的作用力，其作用点在轮毂宽度的中间点。

而轴承处支承反力
作用点的位置，要根据轴承的类型和布置方式确定。

如果轴上的载荷不在同一平面内，需求出两个互相垂直平面的支承反力。

即
水平面和垂直面支承反力。

2.作弯矩图
根据受力简图分别作出水平面弯矩图和垂直面的弯矩，求出合成
弯
矩并作合成弯矩图。

3.作轴的扭矩图
4.作当量弯矩图
根据已作出合成弯矩图和扭矩图，按第三强度理论计算各剖面上的当量弯矩
，并作当量弯矩图。

式中，—根据扭矩性质而定的校正系数，对于不变的扭矩，；
对
于脉动循环变化的扭矩，；对于对称循环变化的扭矩，。

5.轴的强度计算
求出危险截面的当量弯矩后，按强度条件计算：
—轴的危险截面的抗弯截面系数，。

表 12.3 轴材料的许用弯曲应力：
14 ． 4 轴的设计举例
例 12.1 用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器的低速轴。

已知电
动机输出的传动功率, 从动齿轮转速，从动齿轮分度圆
直径，轮毂长度。

试设计减速器的从动轴的结构和尺寸。

解：1.选择轴的材料确定许用应力
选用 45 钢，调质处理，查表强度极限，许用弯曲应力。

?2.按扭转强度初步计算轴径
取材料系数? ??????
轴的截面上有一个键槽，将直径增大，则
取标准值, 即轴的最小直径。

3.轴的结构设计
1）轴上零件的定位、固定和装配 , 单级减速器采用阶梯轴，可将轴装配在箱体中
央，与两轴承对称分布，先装配齿轮，左面用轴肩定位，右面用套筒轴向固定，齿轮靠
平键周向固定。

左轴承用轴肩和轴承盖固定，右轴承用套筒和轴承盖固定，两轴承的周
向固定采用过盈配合。

联轴器装配在轴的右端，采用平键作周向固定，轴肩作轴
向固定。

2）确定轴的各端直径和长度 , 轴的外伸端直径，其长度应比装 HL 型
联轴器的长度稍短。

通过轴承盖和右轴承处的直径。

初选深沟球轴承
6311，其内径为，宽度为。

取标准直径为。

此处轴段的
长
度应根据轴承盖的结构来确定，（参考机械设计手册）。

装齿轮处的直径取标准直径
，
轴头的长度。

齿轮与箱体之间应有一定的距离，（一般
）轴承的内壁与箱体内壁应有一定的距离（一般）取套
筒为20 mm。

轴环直径，取轴环直径为75 mm。

绘制轴
的结构设计草图（见上图），计算轴承间的跨度上图），计算轴承间的跨度
4. 按弯扭组合强度校核轴的强度
1）绘制轴受力简图（见右图）
5）校核危险截面的强度
强度足够。

5.绘制轴的工作图
一般来说，在排量一定的情况下，缸径小，行程长的汽缸较注重扭矩的发挥，转速都不会太高，适用于需要大载荷的车辆。

而缸径大，行程短的汽缸较注重功率的输出，转速通常较高，适用于快跑的车辆。

简单来说：功率正比于扭矩×转速
补充一点：为什么引擎的功率能由扭矩计算出来呢？
我们知道，功率P＝功W÷时间t 功W＝力F×距离s 所以，P＝F×s/t＝F×速度v
这里的v是线速度，而在引擎里，曲轴的线速度＝曲轴的角速度ω×曲轴半径r，代入上式得：功率P＝力F×半径r×角速度ω ；而力F×半径r＝扭矩
得出：功率P＝扭矩×角速度ω 所以引擎的功率能从扭矩和转速中算出来
角速度的单位是弧度/秒，在弧度制中一个派代表180度
各种截面的面积、惯性矩、搞弯截面模数、重心到相应边的距离、惯性半径
面积
正方形A*A A*A*A*A/12。