文档收集自互联网，经过重新整理和排版。word版可以编辑，如果有帮助，欢迎下载支持。轴的强度校核方法 摘要 轴是机械中非常重要的零件，用来支撑回转运动的部件，如皮带轮、齿轮、蜗轮等，同时实现同一轴上不同部件之间的回转运动和动力传递。时间。轴的设计应考虑许多因素和要求，其中主要问题是轴的材料选择、结构、强度和刚度。其中，轴的强度校核尤为重要。通过校核，确定轴的设计是否满足使用要求，最终实现产品的完整设计。本文根据轴的载荷和受力情况采用相应的计算方法。针对三种加载工况下的轴： 1、轴只承受扭矩 2、轴只承受弯矩 3、同时承受弯矩和扭矩的轴 强度校核详细分析，如何准确计算简单介绍了竖井的安全系数。如果校核结果不符合承载要求，则必须对原结构设计结果进行修改，重新校核。轴强度校核方法可分为四种： 1）扭矩估算 2）弯矩估算 3）弯矩合成力矩短视计算 4）精确计算（安全系数校核）弯矩 ;

凡是进行回转运动的传动零件，都必须安装在轴上，以传递运动和动力。同时通过轴承与车架连接，形成一轴为1。版型可编辑。资料收集自网上，排版已重新整理。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。基准组合——轴系部件。1.2 轴的种类 1、根据载荷的不同分为： 1）轴：定义：既能承受弯矩又能承受扭矩的轴 2）心轴：定义：只承受弯矩而不承受扭矩的轴 3）传动轴：定义：只承受扭矩而不承受弯矩的轴 2.根据轴的形状，直轴分为光轴和阶梯轴；3、根据轴的内部情况，直轴可分为实心轴和空心轴。1.3 井筒设计要点 1. 井筒设计⑴ 井筒工作能力设计。主要进行轴的强度设计和刚度设计，同时对高转速轴进行振动稳定性计算。⑵ 轴的结构设计。根据轴的功能，轴必须保证零件在轴上的安装固定和轴系在机器中的支撑要求，并应具有良好的可制造性。一般设计步骤为：选材、轴??径初估、结构设计、强度校核、必要时进行刚度检查和稳定性计算。2、轴的材料 轴是主要的支撑部件，往往采用机械性能较好的材料。常用材料包括： 碳钢：这类材料对应力集中不太敏感，价格也较低，是轴类零件最常用的材料。

常用牌号有：30、35、40、45、50。使用优质碳素钢时，一般应进行热处理以提高其性能。Q235、Q255等普通碳素钢也可用于受力较小或不重要的轴。合金钢：对于要求重载、耐高温、结构尺寸小、重量轻的轴，可采用合金钢。合金钢具有较好的机械性能和热处理性能，但对应力集中较敏感，价格较高。在设计中应特别注意减少结构中的应力集中，提高其表面质量。铸铁：对于形状复杂的轴，可采用球墨铸铁和高强度铸铁。它们具有良好的加工性和减震性，经济性好，对应力集中不敏感，但铸件质量不易保证。3、轴的结构设计根据轴在工作中的作用，轴的结构取决于：轴在机器中的安装位置和形式，轴上零件的类型和尺寸，载荷的性质、大小、方向和分布，轴的加工工艺等诸多因素。合理的结构设计应满足以下要求：轴上零件的合理布置，使轴合理受力，提高强度和刚度；轴及轴上零件必须有准确的工作位置；轴上的零件装拆调整方便；转轴有1个文献来源供：收集自网络。word版本可以编辑。资料收集自网上，经过重新整理排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。良好的加工工艺；节省材料等 1). 轴的组成 轴的毛坯一般采用圆钢、锻造或焊接而成。由于铸件质量不易保证，故很少使用铸坯。

轴主要由三部分组成。支撑在轴上并安装轴承的部分称为轴颈；轴上支撑零件和安装轮毂的部分称为轴头；连接轴头和轴颈的部分称为轴体。在轴颈上安装滚动轴承时，必须按滚动轴承国家标准尺寸选择直径尺寸，并按规定选择尺寸公差和表面粗糙度；轴头尺寸应参照轮毂尺寸选择，轴体尺寸应尽可能确定。与轴头过渡合理，避免截面尺寸变化过大，工艺性好。2). 结构设计步骤 设计中常采用以下设计步骤： 1、分析设计轴的工况，拟定轴上零件的装配图和轴在机内的安装。2、根据轴上已知的近似载荷，初步估算轴的直径或根据经验确定轴的某一径向尺寸。3、根据轴上零件所受的应力、安装、固定、装配时轴的表面要求等，确定轴的径向（直径）尺寸。 4、根据轴的轴向尺寸确定轴的轴向尺寸。零件在轴上的位置、配合长度、支承结构及形式。5. 考虑加工装配的工艺性，使轴的结构更加合理。3). 轴上零件的安装保证了轴上零件的可靠工作。零件在工作过程中需要准确定位，即零件必须准确定位并固定在轴上。零件在轴上的准确位置包括轴向和圆周两个方面。⑴零件在轴上的轴向定位与固定常用的轴向定位与固定方法采用轴肩、各种挡圈、套筒、圆螺母、锥端轴头等多种组合结构。零件在工作过程中需要准确定位，即零件必须准确定位并固定在轴上。零件在轴上的准确位置包括轴向和圆周两个方面。⑴零件在轴上的轴向定位与固定常用的轴向定位与固定方法采用轴肩、各种挡圈、套筒、圆螺母、锥端轴头等多种组合结构。零件在工作过程中需要准确定位，即零件必须准确定位并固定在轴上。零件在轴上的准确位置包括轴向和圆周两个方面。⑴零件在轴上的轴向定位与固定常用的轴向定位与固定方法采用轴肩、各种挡圈、套筒、圆螺母、锥端轴头等多种组合结构。

轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两种。采用轴肩定位结构简单可靠，但轴径增大，轴肩处出现应力集中；太多的轴肩不利于加工。因此，应在轴的步数增加过多和轴向力大的情况下使用定位挡肩。定位挡肩的高度一般为3-6mm，滚动轴承的定位挡肩高度应与滚动轴承的安装尺寸相符。当然。非定位挡肩多用于装配合理方便和径向尺寸过大时。肩高没有严格限制，一般取1-2mm。套筒定位可避免轴肩定位引起的轴径增大和应力集中，但受套筒长度及与轴配合因素的影响，不适用于套筒过长、转速高的场合速度。挡圈的种类很多，大部分都是标准件。需要根据各种挡圈的用途和国家标准来选择设计。1 文档来源：收集自网络。word版本可以编辑。文档收集自互联网，经过重新整理排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。⑵ 零件在轴上的圆周定位固定 采用键、花键、过盈配合、成型连接、销钉等多种结构进行定位固定。按键是最常用的方法。同一轴上的键槽在设计上应布置在一条直线上。如果轴径相差不大，则同一轴上的键最好具有相同的键宽。4、轴的结构工艺性（1）考虑装配：非定位轴肩应合理设计，使轴上的不同零件在安装过程中尽量减少不必要的配合面；为便于装配，轴端应设计45°倒角；在键轴部分，键槽应靠近轴与轮毂最先接触处的变径处，以便安装时零件上的键槽与轴上的键容易对准；采用过盈配合时，为便于装配，可采用变径进行锥面过渡等。

(2)从加工角度看：当轴的某一段需要磨削或螺纹加工时，必须设计砂轮的超限槽或退刀槽；根据表面贴装件的配合要求，合理确定表面粗糙度和加工方法；为了改善轴径变化处的应力集中，应适当增大过渡圆角半径，但同时要保证零件的可靠定位，过渡圆角半径必须小于圆角匹配零件的半径或倒角尺寸。轴的设计应考虑许多因素和要求，其中主要问题是轴的材料选择、结构、强度和刚度。他们之中，轴的强度校核尤为重要。通过校核，确定轴的设计是否满足使用要求，最终实现产品的完整设计。由此看来，合理的轴体强度校核成为轴体设计的主要内容，也是评价轴体设计成败的前提。如果校核结果不符合承载要求，则必须对原结构设计结果进行修改，重新校核。第二章轴的强度校核方法 2.1 强度校核的定义：强度校核是对材料或设备的力学性能进行检测和调整的一种方法，这种方法是以不破坏材料或设备的性能为前提的。2.2轴强度校核计算：在进行轴强度校核计算时，应根据轴的具体载荷和受力情况进行相应的计算。1 文档来源：收集自网络。互联网，已经重新排列和排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。方法，并正确选择其允许应力。

对于传动轴，应按抗扭强度条件计算。对于心轴，应按抗弯强度条件计算。对于轴，应按弯曲和扭转的联合强度条件计算。2.3 几种常用的计算方法： 这种方法是根据轴上的力矩来计算状态强度。当较小的弯矩作用在轴上时，通常考虑采用降低许用扭转剪应力的方法。通常在轴的结构设计中，常采用这种方法估算轴径。实心轴的抗扭强度条件为：由上式可知，轴的直径为τ，即为扭转剪应力。在 MPT 公式中：T为轴受到的扭矩，N mmW为轴的扭转截面系数，mm 3Tn为轴，r/minP为轴传递的功率，KWd为轴在计算截面处的直径，mm [ ]τ为许用扭转剪应力，MP，T轴材质为40Cr,,2Cr13,-20 20-30 30- 40 15-2540--135 135-118 118-107 148-.7-98空心轴的抗扭强度条件为： 式中d为空心轴的内径与外径d之比，通常=0.5-0.6β = 1d1βd 这样得到的直径只能作为最小值承受扭矩的轴截面的直径。考虑启动和停止的影响，弯矩锁死在轴截面上产生的应力可视为脉动循环变应力。

则σ =M σ = σ≤[ ] 1.7[ ]ca W 0-1 式中：M为轴上的弯矩，N mm W为危险截面的扭转截面系数（mm 3 ）。具体数值请参考机械设计手册B19.3-15~17。[ ]σ 是使用脉动循环应力时的许用弯曲应力 (MPa)。具体数值可参见机械设计手册B19.1-1。11 文件来源：收集自网络。Word版本可以编辑。文档收集自网络，排版已重新排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。由于前期轴的设计过程中，轴的主要结构尺寸位置、零件在轴上的位置、确定了外荷载的位置和支座反力的作用位置。，则可以得到轴上的载荷，因此可以根据弯曲和扭转的联合强度条件进行轴的强度校核计算。一般计算步骤如下： (1) 制作轴的简单计算图：即力学模型通常将轴视为放置在铰支座上的梁，支座反力的作用点与轴承的类型和布置。现举例 下列情况： 当，但不小于（0.25~0.35）L时，对于自调心轴承e=0.5LL/d≤1，e=0.5LL/d>1，e=0.5d的轴承这里就不一一列举了，可以在机械设计手册中找到。轴上的载荷按轴的主要结构尺寸、零件在轴上的位置以及外载荷和支承反作用力的作用位置计算。通过力的分解，得到各分力，完成轴的受力分析。

(2) 制作弯矩图。校轴过程中最大的难点是求剪力和弯矩。画出剪力图和弯矩图。因此，这里简单介绍一下计算剪力和弯矩的简单性。方法。截面上的剪力在数值上等于该截面左右梁段上所有垂直外力（包括倾斜外力的垂直分量）的代数和。外力的符号与剪力的符号相同。剪力符号：当截面上的剪力使所考虑的脱体顺时针旋转时，剪力为正；否则为负。截面上的弯矩在数值上等于截面左或右梁段上的外力（包括外力偶）力矩到截面质心的代数和。外力矩的符号与弯矩的符号相同。弯矩符号：当截面上的弯矩使所考虑的分离体向上弯曲时（下半部分受拉，上半部分受压），截面上的弯矩为正；否则，凹面向下弯曲（上半部分受拉，下半部分受压）为负。向上的力，无论是在截面的左侧还是右侧，都会产生正弯矩，而向下的力会产生负弯矩。利用以上结论计算某截面的内力非常简单。这时候就不用再画分离体的受力图和立柱平衡方程了。只要知道作用在梁上的外力，就可以计算出任意截面上的内力，根据梁面上的外力一一记下。因此，这种求解内力的方法称为简单法。1、列出剪力方程和弯矩方程，画出剪力图和弯矩图部分。无需绘制分离体的受力图和柱平衡方程。只要知道作用在梁上的外力，就可以计算出任意截面上的内力，根据梁面上的外力一一记下。因此，这种求解内力的方法称为简单法。1、列出剪力方程和弯矩方程，画出剪力图和弯矩图部分。无需绘制分离体的受力图和柱平衡方程。只要知道作用在梁上的外力，就可以计算出任意截面上的内力，根据梁面上的外力一一记下。因此，这种求解内力的方法称为简单法。1、列出剪力方程和弯矩方程，画出剪力图和弯矩图部分。任何截面上的内力都可以根据梁计算出表面上的外力。因此，这种求解内力的方法称为简单法。1、列出剪力方程和弯矩方程，画出剪力图和弯矩图部分。任何截面上的内力都可以根据梁计算出表面上的外力。因此，这种求解内力的方法称为简单法。1、列出剪力方程和弯矩方程，画出剪力图和弯矩图部分。

② 为了使内力的变化规律形象化，剪力和弯矩沿梁长度方向的变化通常用图形表示——剪力图和弯矩图。③剪力图和弯矩图均为函数图，横坐标表示梁的截面位置，纵坐标表示对应的剪力和弯矩。④剪力图和弯矩图的绘制方法是：先列出剪力和 1. 文献来源：收集自网络。word版本可以编辑。这些文件是从互联网上收集的，并已重新整理。word版可以编辑，有帮助欢迎下载支持。弯矩随截面位置变化的函数公式，再由函数公式画出函数图。剪力方程和弯矩方程：以梁的左端点为坐标原点，x轴与梁的轴线重合，求横截面上剪力和弯矩的关系截面的位置，这种关系称为剪力方程和弯矩方程。Fs = F(x) M = M(x)s 2、剪力图和弯矩图绘制方向的判断： 剪力：正值剪力画在x轴的上侧, 负值剪力绘制在 x 轴侧的下侧。弯矩：正力矩绘制在 x 轴的下侧；负力矩绘制在 x 轴的上侧。3、画剪力图和弯矩图的基本方法：先分别写出梁的剪力方程和弯矩方程，然后根据它们作图。4、剪力图和弯矩图绘制的几个规则 以梁的左端点为坐标原点，x轴右侧为正；剪力图向上方向为正；弯矩图向下方向为正。以集中力、集中力偶作用点、分布荷载起点或终点、支座截面为分界点对梁进行分段。

分段写出剪力方程和弯矩方程，然后画出剪力图和弯矩图。在梁上集中力作用的左右两侧截面上，剪力值（图）有突变，突变值等于2·2M=M+M集中的值力量。这里弯矩图形成一个尖角。集中力偶作用的梁左右两侧横向HV截面上的弯矩值也有突变，突变值等于集中力偶矩的值。但这里的剪力图没有变化。梁上的最大剪力发生在整个梁或每个梁段的边界截面；梁上的最大弯矩发生在整根梁或各梁段的边界截面，或F=0的截面。5、计算各分力的弯矩合成： 6、轴的载荷分析图如下： (3)轴的强度校核后拉伸强度校核公式，通过上述计算得到弯矩M和扭矩T后，可用于某些危险路段（即弯矩和扭矩大而轴径小，断面可能断面）校核计算弯扭联合强度。根据第三强度理论的计算应力公式： σ 为对称循环变应力 τ 为扭转剪应力 为了考虑两者不同循环特性的影响，引入转换系数α。如果扭转剪应力是静应力：取α=0.3 如果扭转剪应力是脉动循环应力：取α=0.6 如果扭转剪应力是对称循环应力：取α=1.01 .word版本可以待编辑，如有帮助，欢迎下载支持。对于直径为d的圆轴：弯曲应力扭转剪应力代入：α2 + α 2 其中：σ = M 2 + T 2 = M ( T) ( ) 4( )ca W2WW [ ]σ为对称循环变应力轴的许用弯曲应力（MPa），具体值见《机械设计手册1》B19.1-1。

1.根据疲劳强度条件进行精确计算 这种校核计算的实质是确定轴在变应力条件下的安全程度。在已知轴的形状、尺寸和载荷的基础上，通过分析可以确定一个或多个危险区段（此时不仅要确定弯曲应力和扭转剪应力的大小，还要确定应力集中和绝对尺寸等因素的影响程度），σ=W 按公式计算安全系数，使其略大于或至少等于设计安全系数。计算公式为： S SS=σ τ ≥ [S] 其中：2 + 2S Sσ τS 为仅考虑弯矩时的安全系数。σS 为仅考虑扭矩时的安全系数。安全要素：见下表 [S] 选择条件 1.3-1.5 载荷确定不准确，材料性能不均匀 1.5-1.8 载荷确定不准确，材料性能不均匀 1.8-2.5 载荷确定不准确，材料性能不均匀材料性能均匀性差 施加法向应力时，应满足公式中对称循环应力下材料的弯曲疲劳极限（MPa）。当只有扭转剪应力时，应满足对称循环应力下材料的弯曲疲劳极限（MPa）。具体值请参考机械设计手册B19.1-11。材料在τ对称循环应力下的扭转疲劳极限（MPa），具体数值可参见机械设计手册B19.1-11 K，K为弯曲和扭转时的有效应力集中系数，具体取值可参见《机械设计手册》σ τ1 文档来源：网络收集.word版本，可编辑。资料收集于网上，经过重新整理排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助拉伸强度校核公式，欢迎下载支持。β为表面质量系数，具体取值见机械设计手册B19.3-8-10。拉扭平均应力换算系数，具体取值参见机械设计手册B19.3-13。σ τ σ σ 为弯曲应力的应力幅值和平均应力（MPa）。α m σ σ 为旋转应力和平均应力的应力幅值（MPa），α m 2。根据静力条件准确计算。该检查的目的是评估轴的抗塑性变形能力。

根据轴材料的屈服强度和作用在轴上的最大瞬时载荷，计算出轴危险截面处的静强度安全系数。验算静强度的强度条件为： 式中：S为危险断面静强度的计算安全系数SS ca为按屈服强度设计的安全系数S1.2-1.4用于刚性轴S 由高塑性材料制成 S1.4-1.8 用于刚性轴 S 由中等塑性材料制成 S1.8-2 用于刚性轴 S 由低塑性材料制成 S2-3 用于铸造轴 SS 仅考虑弯矩和轴安全系数 Sσ S 为仅考虑扭矩时的安全系数 Sτ。式中，σ和τ分别为材料的弯曲和扭转屈服极限，和MPaS SM和T是最大弯矩和最大扭矩，N mm max maxF是轴危险截面上的最大轴向力，是轴危险截面的面积，W，W是弯曲和危险截面的扭转截面系数，mm 3 具体数值查阅机械设计手册TB19.3-15-17。通过以上强度校核方法完成井筒设计。验算结果不符合承重要求的，必须对原结构设计结果进行修改，重新验算。. 2.4 提高轴的疲劳强度和刚度的措施在设计过程中，除了合理选用材料外，还可以从结构布置和工艺等方面采取措施提高轴的承载能力。

(1)分析轴上零件的特性，减轻轴上的负荷。根据安装在轴上的传动部件的情况，合理布置和设计可以减轻轴上的负荷。对于承受弯矩和扭矩共同作用的转轴，可以改进轴和轴上零件的结构，以降低轴的轴承载荷。1 文献来源：收集自网络。word版本可以编辑。文档收集自互联网，经过重新整理排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。(2)改进轴的结构，减少应力集中，避免轴截面尺寸变化较大，采用较大的过渡圆角半径。当装配零件倒角较小时，可采用凹圆角或加装隔离环；尽量不要切断轴负载部分的螺纹；在可能的情况下，适当松开零件与轴的配合，并在轮毂或轴两端与轮毂配合的截面上加卸荷槽，以减少过盈配合处的应力集中。(3)改善轴的表面质量，增加轴的疲劳强度，降低表面和圆角的表面粗糙度；对零件进行表面淬火、渗氮、渗碳、碳氮共渗等处理；对零件表面进行磨削或喷丸处理，可显着提高轴的承载能力。(4)采用空心轴减轻重量，提高强度和刚度(内径/外径d)，与直径为0.6的实心轴相比，空心轴截面模数d0降低13%，质量减少了 36% %；/d仍为0.6的空心轴与同质量的实心轴相比，截面模数d0可提高1.7倍。

第三章对本文进行总结。在分析了轴设计中应考虑的各种因素和要求后，得出设计过程中的主要问题是轴的材料选择、结构、强度和刚度。因此，轴的强度校核尤为重要。重要的是通过检查确定轴的设计是否能满足使用要求，最终实现产品的完整设计。由此看来，合理的轴体强度校核成为轴体设计的主要内容，也是评价轴体设计成败的前提。如果校核结果不符合承载要求，则必须对原结构设计结果进行修改，重新校核。根据轴的载荷和受力情况，采用相应的计算方法，详细分析了轴三种载荷条件下轴的强度校核，以及如何准确计算轴的安全系数。简要介绍。轴的强度校核方法可分为四种： 1、按扭矩估算；在设计过程中，除了合理选材外，还可以从结构布置和工艺等方面采取措施提高轴的承载能力。因此，本文最后就如何提高轴的疲劳强度和刚度进行了简单的分析。国内外同行业的研究现状已进入自动化、系统化、并融入优化设计思想，利用软件进行系统分析。为了简化使用软件进行轴强度计算的过程，使用参数语言编写轴强度计算。命令流文件，并使用参数和命令自动建模，简化建模中的倒角和螺纹加工。

网格划分采用智能划分形式。部分负荷由经验公式计算，自动加载，得出结果进行分析。在这样设计的强度计算软件中，从建立模型、网格划分、施加载荷到求解计算的所有步骤都可以通过程序完成。计算时，只需用户输入参数即可计算出各类轴的强度。1 文档来源：收集自网络。word版本可以编辑。文档收集自互联网，经过重新整理排版。word版本可以编辑。如果对您有帮助，欢迎下载支持。在高速发展的现代社会，对机械的设计过程和优化设计有着更加严格的要求，利用软件技术缩短设计时间，使企业在现代产品设计上紧跟时代发展，准确把握市场对新产品的需求。1 文档来源：收集自网络。word版本可以编辑。