【正文】 .. . . ..軸常用材料及主要力學(xué)性能轉(zhuǎn)軸：支承傳動(dòng)機(jī)件又傳遞轉(zhuǎn)矩，既同時(shí)承受彎矩和扭矩的作用。心軸：只支承旋轉(zhuǎn)機(jī)件而不傳遞轉(zhuǎn)矩，既承受彎矩作用。(轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：工作時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；固定心軸：工作時(shí)軸不轉(zhuǎn)動(dòng))；傳動(dòng)軸：主要傳遞轉(zhuǎn)矩，既主要承受扭矩，不承受或承受較小的彎矩?；ㄦI軸、空心軸：為保持尺寸穩(wěn)定性和減少熱處理變形可選用鉻鋼；軸常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，如345和50，其中45號(hào)鋼最為常用。不太重要及受載較小的軸可用Q23Q275等普通碳素結(jié)構(gòu)鋼；受力較大，軸尺寸受限制，可用合金結(jié)構(gòu)鋼。受載荷大的軸一般用調(diào)質(zhì)鋼。調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)處理后得到的是索氏體組織，它比正火或退火所得到的鐵素體混合組織，具有更好的綜合力學(xué)性能，有更高的強(qiáng)度，較高的沖擊韌度，較低的脆性轉(zhuǎn)變溫度和較高的疲勞強(qiáng)度。調(diào)質(zhì)鋼：3440Cr、45Mn40MnB、35CrMo、30CrMnSi、40CrNiMo；大截面非常重要的軸可選用鉻鎳鋼；高溫或腐蝕條件下工作的軸可選用耐熱鋼或不銹鋼；在一般工作溫度下，合金結(jié)構(gòu)鋼的彈性模量與碳素結(jié)構(gòu)鋼相近，為了提高軸的剛度而選用合金結(jié)構(gòu)鋼是不合適的。軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的強(qiáng)度計(jì)算一般可分為三種：1：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計(jì)算；2：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算；3：精確強(qiáng)度校核計(jì)算1：按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度或剛度計(jì)算按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度及剛度計(jì)算軸徑的公式 表6―1―18軸的類型按 扭 轉(zhuǎn) 強(qiáng) 度 計(jì) 算按 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 計(jì) 算實(shí)心軸空心軸說(shuō) 明d：軸端直徑 mm τP：許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力MPa ，按表6119選取T：軸所傳遞的扭矩 N m ￠P：許用扭轉(zhuǎn)角176。/m，按表6120選取 A：系數(shù)，按表6119選取P：軸所傳遞的功率，kW B：系數(shù)，按表6120選取n：軸的工作轉(zhuǎn)速 r/min (空心軸內(nèi)徑d1與外徑d之比)注：當(dāng)截面上有鍵槽時(shí)，應(yīng)將求得的軸徑增大，其增大值見表6122。剪切彈性模量G= 表6―1―20￠P(176。)/m12B12910977注：￠P值為每米軸長(zhǎng)允許的扭轉(zhuǎn)角；，應(yīng)按實(shí)際而定。參考的范圍如下：要求精密，穩(wěn)定的傳動(dòng)，取￠P=～ (176。)/m 一般傳動(dòng)，取￠P=0. 5～1 (176。)/m；要求不高的傳動(dòng)，可取￠P大于1 (176。)/m；起重機(jī)傳動(dòng)軸￠P=15180。～20180。/m；幾種常用軸材料的τP及A值 表6―1―19軸的材料Q235―A； 20Q275； 201Cr18Ni9Ti4540Cr；35SiMn；42SiMn；40MnB；38SiMnMO；3Cr13；τP MPa15 ～ 2520 ～ 3525 ～ 4535 ～ 55A149 ～ 126135 ～ 112126 ～ 103112 ～ 97注：1. 表中τP值是考慮了彎曲影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。 2. 在下列情況下τP取較大值、A取較小值：彎矩較小或只受扭矩作用、載荷較平穩(wěn)、無(wú)軸向載荷或只有較小的軸向載荷、減速器的低速軸、軸單向旋轉(zhuǎn)。反之，τP取較小值，A取較大值。 3. 在計(jì)算減速器的中間軸的危險(xiǎn)截面處(安裝小齒輪處)的直徑時(shí)，若軸的材料為45號(hào)鋼：取A=130 ～ 165。其中二級(jí)減速器的中間軸及三級(jí)減速器的高速中間軸取A=155～165。三級(jí)減速器的低速中間軸取A=130。2：按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算；按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑的公式 表6―1―21計(jì)算公式 心 軸轉(zhuǎn) 軸實(shí) 心 軸實(shí) 心 軸空 心 軸空 心 軸許用應(yīng)力轉(zhuǎn)動(dòng)心 軸校正系數(shù)單向旋 轉(zhuǎn)Ψ = = 固定心 軸載荷平穩(wěn)：載荷變化：雙向旋 轉(zhuǎn)Ψ = 1說(shuō)明d：軸的直徑 mm σ+1P、σ0P、σ1P：軸的許用彎曲應(yīng)力MPa ，按表611 M：軸在計(jì)算截面所受彎矩， 注4的說(shuō)明取T：軸在計(jì)算截面所受的扭矩 N m (空心軸內(nèi)徑d1與外徑d之比) 注：校正系數(shù)Ψ值是由扭應(yīng)力的變化來(lái)決定的；扭應(yīng)力不變時(shí)≈；扭應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化時(shí)≈；扭應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化時(shí)當(dāng)零件用緊配合裝于軸上時(shí)，軸徑應(yīng)比計(jì)算值增大8～10%。如果截面上有鍵槽時(shí)，應(yīng)將求得的軸徑增大，其增大值見表6122。 如果軸端裝有補(bǔ)償式聯(lián)軸器或彈性聯(lián)軸器，由于安裝誤差和彈性元件的不均勻磨損，將會(huì)使軸及軸承受到附加載荷，附加載荷的方向不定。附加載荷計(jì)算公式見表6123。有鍵槽時(shí)軸徑增大值 表6122軸的直徑 mm 3030 ～ 100 100有一個(gè)鍵槽時(shí)的增大值 %有兩個(gè)相隔180176。鍵槽時(shí)的增大值 %71551037附加載荷計(jì)算公式 表6123聯(lián)軸器名稱計(jì) 算 公 式說(shuō) 明齒輪聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器NZ撓爪型聯(lián)軸器彈性圈柱銷聯(lián)軸器M/ = K/TF/ = (～)F/ = (～)F/ = (～)M/ ―附加彎矩， NmT―傳遞扭矩 N mK/― 系數(shù)用稀油或清潔的干油潤(rùn)滑 K/ = 用臟干油潤(rùn)滑 K/ = 不能保證及時(shí)潤(rùn)滑 K/ = F/―附加徑向力， ND―聯(lián)軸器外徑， mmD0―柱銷中心圓直徑， mm3：精確強(qiáng)度校核計(jì)算 軸強(qiáng)度的精確校核是在軸的結(jié)構(gòu)及尺寸確定后進(jìn)行，通常采用安全系數(shù)校核法。 疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核的目的是校核軸對(duì)疲勞破壞的抵抗能力，在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，根據(jù)其實(shí)際尺寸，承受的彎矩、轉(zhuǎn)矩圖，考慮應(yīng)力集中，表面狀態(tài)，尺寸影響等因素及軸材料的疲勞極限，計(jì)算軸的危險(xiǎn)截面處的安全系數(shù)值是否滿足許用安全系數(shù)值。軸的疲勞強(qiáng)度是根據(jù)長(zhǎng)期作用在軸上的最大變載荷(其載荷循環(huán)次數(shù)不小于104)來(lái)計(jì)算，危險(xiǎn)截面應(yīng)是受力較大，截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重的既實(shí)際應(yīng)力較大的若干個(gè)截面。同一個(gè)截面上有幾個(gè)應(yīng)力集中源，計(jì)算時(shí)應(yīng)選取對(duì)軸影響最大的應(yīng)力源。校核公式見表6―1―24。 當(dāng)軸的強(qiáng)度不能滿足要求時(shí)，采取改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，降低應(yīng)力集中的方法解決，降低應(yīng)力集中的主要措施表6―1―7，或采用不同的熱處理及表面強(qiáng)化處理等工藝措施，或加大軸徑，改變軸的材料來(lái)解決。 軸的材料內(nèi)部可能存在不同程度的裂紋或其其它缺陷。一般裂紋的尺寸小于臨界值時(shí)，暫時(shí)影響不大，但長(zhǎng)期交變應(yīng)力作用下，裂紋會(huì)作穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展，達(dá)到臨界值時(shí)，發(fā)生脆性破壞。重要的軸，除了進(jìn)行上述的計(jì)算和檢查表面質(zhì)量外，還要對(duì)內(nèi)部進(jìn)行無(wú)損探傷，如發(fā)現(xiàn)缺陷，應(yīng)根據(jù)斷裂力學(xué)計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)判斷其壽命，決定是否可用。(機(jī)械工程手冊(cè)二版1卷5篇)危險(xiǎn)截面安全系數(shù)S的校核公式 表6―1―24公式S = 說(shuō)明Sσ：只考慮彎矩作用時(shí)的安全系數(shù)SP：按疲勞強(qiáng)度計(jì)算的許用安全系數(shù)，見表6―1―26 σ1 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限 MPa 見表6―1―1τ1 對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限 MPa 見表6―1―1Kσ、Kτ彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的有效應(yīng)力集中系數(shù) 見表6―1―31―表6―1―32Sτ： 只考慮扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)εσ 、ετ：彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)的尺寸影響系數(shù)，見表6―1―26ψσ、ψτ：材料拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù)，見表6―1―33σa、σm ：彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，MPa 見表6―1―25τa、τm ：扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，MPa 見表6―1―25Β：表面硬化系數(shù)，一般用表6―1―36；軸表面強(qiáng)化處理后用表6