当前位置:文档之家› 轴强度计算

轴强度计算

如计算应力超出许用值,应增大轴危险断面的直径。如计算应力比许用值小很多,一般不改小轴的直径。因为轴的直径还受结构因素的影响。
一般的转轴,强度计算到此为止。对于重要的转轴还应按疲劳强度进行精确校核。此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。
40CrNi
调质
≤100
>100~300
270~300
240~270
900
785
735
570
430
370
260
210
75
用于很重要的轴
38SiMnMo
调质
≤100
>100~300
229~286
217~269
735
685
590
540
365
345
210
195
70
用于重要的轴,性能近于40CrNi
38CrMoAlA
以转轴为例,轴的强度计算的步骤为:
1、按扭转强度条件初步估算轴的直径
机器的运动简图确定后,各轴传递的P和n为已知,在轴的结构具体化之前,只能计算出轴所传递的扭矩,而所受的弯矩是未知的。这时只能按扭矩初步估算轴的直径,作为轴受转矩作用段最细处的直径dmin,一般是轴端直径。
根据扭转强度条件确定的最小直径为:
调质
≤60
>60~100
>100~160
293~321
277~302
241~277
930
835
785
785
685
590
440
410
375
280
270
220
75
用于要求高耐磨性,高强度且热处理(氮化)变形很小的轴
20Cr
渗碳
淬火
回火
≤60
渗碳
56~62HRC
640
390
305
160
60
用于要求强度及韧性均较高的轴
800
480
290
250
往上
表2零件倒角C与圆角半径R的推荐值
直径d
>6~10
>10~18
>18~30
>30~50
>50~80
>80~120>
120~180
C或R
0.5
0.6
0.8
1.0
1.2
1.6
2.0
2.5
3.0
往上
表3轴常用几种材料的[ ]和A0值
轴的材料
Q235
1Cr18Ni9Ti
35
45
40Cr,35SiMn,2Cr13,20CrMnTi
45
正火
回火
≤10
170~217
590
295
225
140
55
应用最广泛
>100~300
162~217
570
285
245
135
调质
≤200
217~255
640
355
275
155
60
40Cr
调质
≤100
>100~300
241~286
735
685
5404Βιβλιοθήκη 0355355200
185
70
用于载荷较大,而无很大冲击的重要轴
[ ]
12~20
12~25
20~30
30~40
40~52
A0
160~135
148~125
135~118
118~107
107~98
往上
表4抗弯抗扭截面模量计算公式
往上
2、按弯扭合成强度计算轴的直径
l)绘出轴的结构图
2)绘出轴的空间受力图
3)绘出轴的水平面的弯矩图
4)绘出轴的垂直面的弯矩图
5)绘出轴的合成弯矩图
6)绘出轴的扭矩图
7)绘出轴的计算弯矩图
8)按第三强度理论计算当量弯矩:
式中:α为将扭矩折合为当量弯矩的折合系数,按扭切应力的循环特性取值:
a)扭切应力理论上为静应力时,取α=0.3。
(mm)
式中:P为轴所传递的功率(KW)
n为轴的转速(r/min)
Ao为计算系数,查表3
若计算的轴段有键槽,则会削弱轴的强度,此时应将计算所得的直径适当增大,若有一个键槽,将dmin增大5%,若同一剖面有两个键槽,则增大10%。
以dmin为基础,考虑轴上零件的装拆、定位、轴的加工、整体布局、作出轴的结构设计。在轴的结构具体化之后进行以下计算。
3Cr13
调质
≤100
≥241
835
635
395
230
75
用于腐蚀条件下的轴
1Cr18Ni9Ti
淬火
≤100
≤192
530
195
190
115
45
用于高低温及腐蚀条件下的轴
180
110
100~200
490
QT600-3
190~270
600
370
215
185
用于制造复杂外形的轴
QT800-2
245~335
表1轴的常用材料及其主要力学性能
材料牌号
热处理
毛坯直径
(mm)
硬度
(HBS)
抗拉强度极限σb
屈服强度极限σs
弯曲疲劳极限σ-1
剪切疲劳极限τ-1
许用弯曲应力[σ-1]
备注
Q235A
热轧或锻后空冷
≤100
400~420
225
170
105
40
用于不重要及受载荷不大的轴
>100~250
375~390
215
b)考虑到运转不均匀、振动、启动、停车等影响因素,假定为脉动循环应力,取α=0.59。
c)对于经常正、反转的轴,把扭剪应力视为对称循环应力,取α=1(因为在弯矩作用下,转轴产生的弯曲应力属于对称循环应力)。
9)校核危险断面的当量弯曲应力(计算应力):
式中:W为抗扭截面摸量(mm3),查表4。
为对称循环变应力时轴的许用弯曲应力,查表1。
相关主题