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15.2 轴的结构设计 若计算的截面上有键槽时，直径要适当增大。一个键槽时轴径增大4%～5%，若同一截面上有二个键槽时，轴径增大7％～10％，然后按表圆整至标准直径。 A——随材料而定的系数，其值见下表。当轴上弯矩较小时，取较小值，反之则取较大值。 ［τ］——考虑弯曲影响后的材料许用扭转剪应力，MPa；其值见下表。 15.2 轴的结构设计 2. 经验法 对于与电机轴相联接的轴可取轴径d＝(0.8～1.0) ， 为电机伸出轴的轴端直径。 初定的最小直径还一定要与相配零件(如带轮、联轴器)的孔径相一致，相配零件的孔径可从有关手册中查出。 15.3 轴的强度校核 当轴的结构设计完成以后，轴上零件的位置均已确定，外载荷和支承反力的作用点亦随之确定。这样，就可绘出轴的受力简图、弯矩图、转矩图和当量弯矩图，再按弯扭组合来校核轴的危险截面。其强度条件是：由弯扭合成的当量弯矩所产生的当量弯曲应力应不超过许用弯曲应力。 弯扭组合强度计算，一般用第三强度理论，其强度条件为 式中 ——当量弯曲应力，MPa。 ——当量弯矩，N·mm。 M——合成弯矩，M= N·mm 。 其中， 为水平面上的弯矩， 为垂直面上的弯矩。 W——危险截面抗弯截面模量， 。 对于实心轴段，W＝0.1 ， (d为该轴段的直径，mm) ； 对于具有一个平键键槽的轴段，W= (其中b为键宽，mm；ｔ为键槽深度，mm)。见表8-4. α——按转矩性质而定的应力校正系数，即将转矩T转化为相当弯矩 的系数。对不变化的转矩 ≈0.3,对脉动变化的转矩α= ≈0.6， 对频繁正反转即对称循环化的转矩α= =1。若转矩变化的规律未 知时，一般可按脉动循环变化处理(α=0.6)。这里 、 、 分别为对称循环、脉动循环、静应力状态下的许用弯曲应力，其值见下页表。 15.3 轴的强度校核 15.3 轴的强度校核 心轴的强度校核亦可利用上述公式，此时T=0,即Me=M。对于转动心轴，弯矩将在轴上产生对称循环应力；对于固定心轴，考虑起动、停车等因素，则可认为是脉动循环应力。 对于重要的轴，应按疲劳强度对危险截面的安全系数进行精确验算。 对于有刚度要求的轴，在强度计算后，应进行刚度校核。 15.4.1 轴的刚度计算简介 轴受载荷后要产生弯曲和扭转变形。变形过大，会影响轴上零件甚至整机的正常工作。 15.4 轴的刚度计算及轴的振动稳定性简介 例如，在电机中如果由于弯矩使轴产生的挠度y过大，就会改变电机转子之间的间隙而影响电机的性能。 又如，内燃机凸轮轴受扭矩所产生的扭转角如果过大就会影响气门启闭时间。 对于一般的轴颈，如果弯矩所产生的转角过大，就会引起轴上的载荷集中，造成不均匀磨损和过度发热。 因此，在机械设计中常常需要满足刚度要求。 轴上装齿轮的地方如果有过大转角，会使齿轮啮合发生偏载。 轴的变形通常包括弯曲和扭转，弯曲变形用挠度y和转角θ表示；而扭转变形用扭转角 表示。 15.4 轴的刚度计算及轴的振动稳定性简介 对有刚度要求的轴，应进行弯曲和扭转刚度计算，通常按材料力学中的公式和方法计算轴的挠度y、转角θ和扭转角 ，并使结果满足如下条件 一般机械中轴的许用挠度 ，许用转角 和许用扭转角 见下页表。 15.4 轴的刚度计算及轴的振动稳定性简介 许用挠度，许用转角，许用扭转角 15.4.2 轴的振动稳定性概念 15.4 轴的刚度计算及轴的振动稳定性简介 轴的转速达到一定值时，运转便不稳定而发生显著的反复变形，这种现象叫轴的振动。 轴的振动主要是由于轴的质量分布不均、制造及安装误差及轴的变形等因素。 这些因素引起以离心力为表征的周期性激振力，当激振力频率与轴的自振频率接近或相同时，将出现共振失效。如果继续提高转速，振动就会衰减，振动有趋于平稳，但是当转速达到另一较高的定值时，振动又复出现。 发生显著变形的转速，称为临界转速。同型振动的临界转速可以有好多个，最低的一个叫作第一阶段临界转速。 15.4 轴的刚度计算及轴的振动稳定性简介 轴的工作转速不能和其临界转速重合或接近，否则将发生共振现象而使轴遭到破坏。计算临界转速的目的在于使工作转速n避开轴的临界转速 。