机械设计基础唐昌松学习情境十三轴的结构与承载能力设计课件教学.pptVIP

PPT研究院 POWERPOINT ACADEMY * * * 13.3、轴的承载能力设计 一、轴的强度计算 1．按扭转强度估算最小轴径 轴径： 空心轴其外径： F T 2．按弯扭组合强度估算最小轴径 轴径： 绘制轴结构图，画出空间受力图 作铅垂面受力图和水平面受力图； 作铅垂面和水平面弯矩图MV 、MH ； 求合成弯矩： 求危险截面的当量弯矩： 按弯扭合成强度条件校核： 作出转矩图； McaA Mca(a) Mca(a) （h） 轴的校核计算步骤 二、轴的刚度计算 1. 轴的弯曲刚度校核计算 轴的弯曲刚度校核计算就是用材料力学中的公式和方法算出轴的挠度w或偏转角θ，并应满足： w≤[w]或 θ≤[θ] 式中：[w]为许用挠度；[θ]为许用转角 2. 轴的扭转刚度校核算 用材料力学的公式和方法算出轴每米长的扭转角φ，并应满足： φ≤[φ] 式中： φ为轴每米长的许用扭转角 13.4 轴的设计实例 设计如图所示减速器的从动轴。已知：传递功率P = 13kW，从动轮转速n2 = 220r/min，齿轮分度圆直径d2 = 269.1mm，螺旋角β = 9o59’12” ，齿轮宽度b = 90mm，设采用7211B角接触球轴承，单向传动。 设计方法及步骤 1．选择轴的材料，确定许用应力 因为减速器为一般机械，无特殊要求，故选用45钢，进行正火处理。查表13-1，取σb=600MPa，查表13-3得 [σbb]-1=55MPa 2．按扭转强度初估轴的最小直径 根据表13-2得A=115，代入式（13-2）得： 3．轴的结构设计—（1）拟定轴上零件装配方案 从轴段d1 = 48mm开始，逐段选取相邻轴段的直径 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 d2起定位作用，定位轴肩高度hmin可在（0.07～0.1）d1范围内选取，故d2 = d1 + 2h ≥48 ×（1+ 2 × 0.07）= 53.76mm，取d2 = 54mm 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 右轴颈直径按滚动轴承的标准取d3 = 55mm 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 装齿轮的轴头直径取d4 = 60mm 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 轴环高度hmin ≥（0.07～0.1）d4，取h = 4mm，故直径d5 = 68mm，宽度b ≈ 1.4h = 5.6mm，取b = 7mm 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 左轴颈直径d7与右轴颈直径d3相同，即d7 = d3 = 55mm 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 根据题意轴承型号为7211B，查得rs = 1.5mm，考虑到轴承的装拆，左轴颈与轴环间的轴段直径d6 = 64mm 3．轴的结构设计—（2）径向尺寸的确定 与齿轮、带轮、联轴器等传动零件相配合的轴段长度，一般略小于传动零件的轮毂宽度。 3．轴的结构设计—（3）轴向尺寸的确定 4．按弯扭组合校核轴的强度—（1）计算齿轮受力 转矩： 齿轮圆周力： 齿轮径向力： 齿轮轴向力 ： 4．按弯扭组合校核轴的强度—（2）绘制受力简图 水平平面支承反力： 垂直平面支承反力： 4．按弯扭组合校核轴的强度—（3）计算支反力 水平平面弯矩图： C截面处的弯矩 垂直平面弯矩图： C截面偏左处的弯矩 C截面偏右处的弯矩 4．按弯扭组合校核轴的强度—（4）绘制弯矩图 作合成弯矩图 C截面偏左的合成弯矩 C截面偏右的合成弯矩 4．按弯扭组合校核轴的强度—（4）绘制弯矩图 T=564 N·m 4．按弯扭组合校核轴的强度—（5）绘制扭矩图 轴在截面C处的弯矩和扭矩最大，故为轴的危险截面，校核该截面直径。 危险截面的最大当量弯矩： 轴危险截面所需的直径为 考虑到该截面上开有键槽 dc = 41.5 × 1.05mm = 43.6 mm 60 mm 结论：该轴强度足够。 4．按弯扭组合校核轴的强度—（6）校核轴的强度 5. 绘制轴的零件工作图 根据上述设计结果，并考虑到加工制造与维护等方面的细节。 END 在线教务辅导网： 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网 馋死 学习情境 十三 轴的结构与承载能力设计 能够正确识别轴的类型及选择合适的材料 ； 能够根据实际情况选择合理的轴向与周向定位方法 ； 能够对轴的结构及承载能力进行正确设计 。 能力目标 ◆13.1 轴的结构与承载能力设计 ◆13.2 轴的结构设计 ◆13.3 轴的承载能力设计 ◆13.4 轴的设计实例 学习内容 案例导入 轴在减速器上的应用实例 13.1 轴的类型及材料 一、轴的类