轴复习习题,DOC.pdf

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第九章轴
重点难点内容
1．轴的结构设计
轴的结构设计就是要合理地确定轴各部分的几何形状和尺寸。包括各
轴段的直径、长度、各个轴肩、圆角和倒角的大小、键槽的位置等等。
轴的结构没有标准形式，应根据具体的情况而定。一般要考虑以下几
个方面的问题： 1）轴上零件的布置； 2）轴上零件的定位和固定； 3）轴上
零件的装拆工艺性； 4）轴的疲劳强度和刚度要求； 5）轴的加工工艺性等。
轴的结构设计应满足以下要求： 1）轴上零件的布置除了达到工作要求
外，要使轴受力最小； 2）轴上的零件要定位准确、固定可靠； 3）轴上的
零件能方便地装配和拆卸； 4）轴的加工工艺性要好； 5）要应力集中小、
疲劳强度要高。
2．轴的强度计算
弯扭合成强度条件：
2 2
M ca M ( T )
ca ≤ [ b ] 1 MPa
W W
是根据扭剪应力的变化性质而定的应力校正系数。用来考虑扭矩 T产
生的扭剪应力 与弯距 M产生的弯曲应力 b 的性质不同。
对轴受转矩的变化规律未知时，一般将 按脉动循环变应力处理。
疲劳强度安全系数的强度条件：
S S
Sca ≥ [S]
S 2 S2
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如同一截面有几个应力集中源，则取其中最大的一个应力集中系数用
于计算该截面的疲劳强度。
重要基本概念
1．直轴按承受载荷的性质分为三类
传动轴：在工作中主要承受转矩，不承受弯矩或承受弯矩很小。
心轴：在工作中只承受弯矩，不承受转矩。心轴又分为固定心轴和转
动心轴。
转轴：在工作中既承受弯矩，又承受转矩。
2．轴的失效形式和设计准则
因轴在弯矩和转矩作用下承受变应力，轴肩处有应力集中，因此轴的
主要失效形式是疲劳断裂。
设计准则：一般进行疲劳强度校核计算。对瞬时过载很大的轴，还应
进行静强度校核。对于有刚度要求的轴，要进行刚度计算。对转速高或载
荷周期性变化的轴，要进行振动稳定性计算。
3．轴设计的主要内容和轴的设计步骤
轴的设计包括两个主要内容：轴的结构设计和轴的强度计算。
轴的设计步骤： 1）选择轴的材料； 2）估算轴的最小直径； 3）轴的结
构设计； 4）轴的强度校核； 5）必要时进行轴的刚度计算和振动稳定性计
算。
4．提高轴的疲劳强度的措施
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减小应力集中；降低表面粗糙度；强化轴的表面，如碾压、喷丸、表
面淬火、渗碳、渗氮、碳氮共渗等。
5．轴的刚度条件指标和提高刚度的措施
轴的刚度条件为：
挠度： y≤ [y]
偏转角： θ≤ [θ]
扭转角： ≤ [ ]
提高轴刚度的措施：增大轴的直径。注意，用合金钢代替碳素钢不能
提高轴的刚度。
精选例题与解析
例 9-3