郑州大学专用 作者： 潘存云教授 三、当量动载动载 荷的计计算 滚动轴 承的基本动载荷是在一定的实验条件下确定的。对于 向心轴承是指轴承承受纯径向载荷；对于推力轴承是指承受 中心轴向载荷。实际情况可能既受径向载荷又有轴向载荷， 则必须将实际载 荷换算成与实验条件相同的载荷后，才能和 基本额定动载荷进行比较。换算后的载荷是一种假定载荷， 称为当量载荷。 含义义：当量动载动载 荷是一种考虑虑径向载载荷与轴轴向载载荷双 重影响，经换经换 算后的假想载载荷。其效果与某一个基本额额 定动载动载 荷相当。 计计算公式：P=X Fr+Y Fa X-径向动载动载 荷系数； Y-轴轴向动载动载 荷系数。见下页 向心轴轴承：P=Fr推力轴轴承：P=Fa 理由：基本额额定动载动载 荷是单单向载载荷（径向或轴轴向） 试验试验 条件下得出的。实际实际 情况可能受到双重载载荷作用 。很显显然，单单向载载荷与双向载载荷作用下，轴轴承的寿命 是不一样样的。 郑州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 1.若 Fae+ Fd2 Fd1 压紧压紧 端：Fa1 = Fae+ Fd2 放松端：Fa2 = Fd2 2.若 Fae+Fd2 Fd1 则则有： 压紧压紧 端：Fa1 = Fae+ Fd2 放松端：Fa2 = Fd2 2.若 Fae+Fd2 滑块联轴器 ； 角位移较大，或两轴相交时： = 滑块联轴器 4) 考虑虑可靠性和工作环环境 由金属制成的不需要润滑的联轴器工作比较可靠； 需要润润滑的联轴联轴 器，其性能易受润润滑完善程度的 影 响，且可能污污染环环境； 中南大学专用 作者： 潘存云教授 含有橡胶等非金属元件的联轴联轴 器对对温度、腐蚀蚀介质质 、 强光等比较较敏感，而且容易老化。 在满满足使用要求的前提下，压选择压选择 装拆方便、维维 护简单护简单 、成本低廉的联轴联轴 器。 5) 联轴联轴 器的制造、安装、维护维护 和经济经济 性 刚刚性联轴器不仅结构简单，而且装拆方便，可用于 低速、刚性大的传动 ； 弹性联轴器具有较好的综合性能，广泛应用于一般 的中、小传动。 6) 安全性要求 有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。 中南大学专用 作者： 潘存云教授 四、离合器的选用 嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间 的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大 的场合； 摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分 离；接合过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护作 用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动摩 擦，故发热量大，磨损也较大。 电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速， 没有不平衡的轴向力，因而在数控机床等机械中获 得了广泛的应用。 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 三、各轴段直径和长度的确定 确定轴段直径大小的基本原则： 最小轴径dmin的确定: 轴段直径大小取决于作用在轴上的载荷大小； 1. 按轴所受的扭矩估算轴径，作为轴的最小轴径dmin。 4. 有配合要求的零件要便于装拆。 3. 安装标准件的轴径，应满足装配尺寸要求。 2. 有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。 T扭矩 ， T许用应力， WT抗扭截面系数，P功率，n转速， d计算直径，A0材料系数。 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 便于零件的装配，减少配合表面的擦伤的措施： H7/r6 H7/D11 H7/r6 为了便于轴上零件的拆卸，轴肩 高度不能过大。 2) 配合段前端制成锥度； 3) 配合段前后采用不同的尺寸公差。 1) 在配合段轴段前应采用较小的直径； 结构不合理！ 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 Q 方案b 四、提高轴的强度的常用措施 图示为起重机卷筒两种布置方案。A 图中大齿轮和卷筒联成一体，转距 经大齿轮直接传递给卷筒，故卷筒 轴只受弯矩而不传递扭矩。图b中轴 同时受弯矩和扭矩作用。故载荷相 同时，图a结构轴的直径要小。 输输出输输出输输入 输输出输输出输输入 Tmax= T1+T2 Tmax = T1 1.改进轴上零件的结构 当轴上有两处动力输出时，为了减小轴上的载荷， 应将输入轮布置在中间。 T2 T1 T1+T2 T1 T1+T2 T2 合理 不合理 T 2.合理布置轴上零件 Q 方案 a 轴径大 轴径小 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 3.改进轴的局部结构可减小应力集中的影响 合金钢对应力集中比较敏感，应加以注意。 应力集中出现在截面突然发生变化或过盈配合边缘处。 应力集中处 措施： 1) 用圆角过渡； 2)尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽; R 3)重要结构可增加卸载槽、过渡肩环、 凹切圆角、增大圆角半径。也可以减 小过盈配合处的局部应力。 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制潘存云教授研制 潘存云教授研制 轴上开卸载槽 应力集中系数可减 少40% 轴上开卸载槽 应力集中系数可减 少1525% 增大轴的直径 应力集中系数可减少 3040% d 1.05d 3）采取增加卸载槽、增大轴径、过渡肩环、凹切圆角 、 等也可以减小过盈配合处的局部应力。 30 r 凹切圆角过渡肩环 1.061.06d d 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 4.改善轴的表面质量可提高轴的疲劳强度 1）表面愈粗糙疲劳强度愈低； 提高表面粗糙度； 轴的表面粗糙度和强化处理方 法会对轴的疲劳强度产生影响 2）表面强化处理的方法有： 表面高频淬火； 表面渗碳、氰化、氮化等化学处理； 碾压、喷丸等强化处理。 通过碾压、喷丸等强化处理时可使轴的表面产生 预压应力，从而提高轴的疲劳能力。 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 潘存云教授研制 为便于轴上零件的装拆，一般轴都做成从轴端逐渐向 中间增大的阶梯状。在满足使用要求的前提下，轴的结 构越简单，工艺性越好。零件的安装次序 五、轴的结构工艺性 装零件的轴端应有倒角，需要磨削的轴端有砂轮越程槽 ，车螺纹的轴端应有退刀槽。 倒角 退刀槽 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 15-3 轴的计算 一、 按扭转强度计算 轴的强度设计应根据轴的承载情况，采 用相应的计算方法，常用方法有两种。 对于只传递扭转的圆截面轴，强度条件为： 设计公式为： 计算结果为：最小直径！ 解释各符 号的意义 及单位 考虑键槽对轴有削弱，可按以下方式修正轴径： 轴径d100mm d 增大5%7% d 增大10%15% 轴径d100mm d 增大3% d 增大7% 有一个键键槽 有两个键键槽 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 对于一般钢制轴，可用第三强度理论（最大切 应力理论）求出危险截面的当量应力。 弯曲应力： 扭切应力： W-抗弯截面系数； WT -抗扭截面系数； 2) 轴的强度校核 按第三强度理论得出的轴的强度条件为： 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 因b和的循环特性不同， 折合后得： 对于一般钢制轴，可用第三强度理论（最大切 应力理论）求出危险截面的当量应力。 弯曲应力： 扭切应力： 代入得： W-抗弯截面系数； WT -抗扭截面系数； 2) 轴的强度校核 按第三强度理论得出的轴的强度条件为： 版权所有，请合法使用 作者： 潘存云教授 3）按疲劳强度条件进行校核 在已知轴的外形、尺寸及载荷的情况下，可对轴的疲 劳强度进行校核，轴的疲劳强度条件为：计算安全系数小于许用值 同时承受弯矩和扭矩的轴： 仅承受弯矩时： 仅