发布时间 : 星期二 文章轴的强度校核方法更新完毕开始阅读cdfea081b0717fd5360cdc24
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ψσ、ψτ为材料拉伸和扭转的平均应力折算系数,具体数值查机械
设计手册B19.3-13.
σα、σm为弯曲应力的应力幅和平均应力(MPa)具体数值查机械设
计手册B19.3-12
σα、σm为转应力的应力幅和平均应力(MPa)
图6 一级圆柱齿轮减速器输出轴轴承布置图
如上图所示一级圆柱齿轮减速器的输出轴承结构示意，首先判断危险截面，截面a-a、b-b、c-c、d-d和e-e都有应力集中源(键槽、齿轮和轴的配合、过渡圆角等)，且当量弯矩均较大，故确定为危险截面，下面就以a-a截面为例进行安全系数校核。
A、a-a截面上的应力： 弯曲应力幅：
M188.42?108.92?a???12.88MPa
W16.9T477扭转应力幅：?a???7.92MPa
2Wr2?30.1弯曲平均应力：?m?0
扭转平均应力：?n??a?7.92MPa
B、材料的疲劳极限：根据?b?650MPa，?s?360MPa查表7-1附注得：
?a?0.2，?z?0.1
C、a-a截面应力集中系数：查附表7-1得：
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ka?1.825，kr?1.625
D、表面状态系数及尺寸系数：查附表7-5、附表7-4, 得： ??0.92(?0?650MPa，Ra?1.6?m)
?a?0.81，?r?0.76
E、分别考虑弯矩或扭矩作用时的安全系数：
S????1k??9.7
??S??k??a????n??1?a????n?8.2
???S?S?Sca??6.26?[S]?1.4
22S??S?故安全。
2.按静强度条件进行精确计算
这种校核目的是评定轴对塑性变形的抵抗能力。根据轴材料的屈服强度和轴上作用的最大瞬时载荷，计算轴危险截面处的静强度安全系数。
静强度校核时的强度条件是：
式中：
SSca为危险截面静强度的计算安全系数 SS为按屈服强度的设计安全系数
SS为1.2-1.4用于高塑性材料制成的刚轴 SS为1.4-1.8，用于中等塑性材料制成的刚轴 SS为1.8-2，用于低塑性材料制成的刚轴 SS为2-3，用于铸造轴
SSσ为只考虑弯矩和轴向力时的安全系数
SSca?SS?SS?SS??SS?22≥SSSSτ为只考虑扭矩时的安全系数
SS???S(MmaxFamax23 ?)WA
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式中
σS、τSSS??为材料的抗弯和抗扭屈服极限，MPa
?STmaxWT
Mmax、Tmax为轴的危险截面上所受的最大弯矩和最大扭矩，N·mm Famax为轴的危险截面上所受的最大的轴向力，N
3 A 为轴的危险截面的面积，
分别为危险截面的抗弯和抗扭截面系数,mm具体数值查机械设W、WT计手册B19.3-15-17.
通过以上几种校核强度的方法完成轴的设计，如果校核结果如不满足承载要求时，则必须修改原结构设计结果，再重新校核。
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第三章 提高轴的疲劳强度和刚度的措施
3.1 合理的选择轴的材料
轴的材料种类很多，主要是根据轴的使用条件、刚度和其他的机械性能等的要求，采用的热处理方式，同时考虑加工工艺，并力求经济合理，通过设计计算来选择轴的材料：
抽的材料一般是经过扎制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢。对于直径较小的轴，可用圆钢制造；有条件的可以直接用冷轧钢材；对于重要的，大直径或阶梯直径变化较大的轴，采用锻坯。为节约金属和提高工艺性，直径大的轴还可以造成空心的，并且带有焊接的或锻造的凸缘。
轴的常用的材料是优质碳素结构钢，如35、45和50，其中以45号钢最为常见。不太重要及受载荷交小的轴可用Q235、Q275等普通碳素钢结构钢；对于受力较大，轴的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的轴可用合金机构钢。当采用合金钢时，应优先选用符合国家资源结构情况的硅锰钢、硼钢等。对于结构复杂的轴（例花键轴、空心轴等），为保护尺寸稳定性和减小热处理变形可选用铬钢；对于大截面非常重要的轴可选用铬镍钢，对于高温或腐蚀条件下工作的轴可选用耐热钢或不锈钢。
曲轴和轮轴一般用球墨铸铁和一些高强度铸铁。（铸造性能好，容易铸成复杂的形状，吸振能力好，应力集中敏感性比较低，支点位移的影响小。）
3.2合理安排轴的结构和工艺
设计过程中，除合理选材外还可从结构安排和工艺等方面采取措施来提高轴的承载能力。
分析轴上零件特点，减小轴受载荷
根据轴上安装的传动零件的状况，合理布置和合理设计可以减小轴的受载。
对于受弯矩和转矩联合作用的转轴，可以改进轴和轴上零件结构，使轴的承载减少。
(2)改进轴的结构，减少应力集中
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