【文章內(nèi)容簡介】 4）軋制鋼材的機(jī)械性能與鋼絲相同。 5）～4mm直徑有效，4mm取下限。彈簧的參數(shù)許用扭應(yīng)力[τT]：Ⅰ類彈簧 ⅡⅢ類彈簧 許用彎曲應(yīng)力[σb]/MPa ：Ⅰ類彈簧 Ⅱ切變模量G/GPa：～彈性模量E/GPa：204～202推薦使用溫度℃：40～120特性及用途：強(qiáng)度高，性能好，適于做小彈簧。（二）杠桿杠桿平衡：杠桿靜止不動(dòng)或勻速轉(zhuǎn)動(dòng)都叫做杠桿平衡，注意我們在實(shí)驗(yàn)室所做的杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)，是在杠桿水平位置平衡進(jìn)行的，但在實(shí)際生產(chǎn)和生活中，這樣的平衡是不多的，在許多情況下，杠桿是傾斜靜止，這是因?yàn)楦軛U作用受到幾個(gè)相互平衡力作用。所以說杠桿不論處于怎樣的靜止，都可以理解成平衡狀態(tài)。杠桿平衡條件表達(dá)式：動(dòng)力動(dòng)力臂=阻力阻力臂即：動(dòng)力/阻力=阻力臂/動(dòng)力臂，公式表示為：F1L1=F2L2 即：F1/F2=L2/L1注意：①從杠桿的平衡可知，力和力臂的大小成反比，即力臂越長，力就越小。②計(jì)算時(shí)，單位要統(tǒng)一，即動(dòng)力和阻力的單位要統(tǒng)一，動(dòng)力臂和阻力臂的單位要統(tǒng)一。杠桿的分類（三種杠桿）1）動(dòng)力臂大于阻力臂的杠桿作用，即省力杠桿。如：手推車，瓶蓋起子。2）動(dòng)力臂小于阻力臂的杠桿，即費(fèi)力杠桿。如：縫紉機(jī)腳踏板，理發(fā)剪刀。3）動(dòng)力臂等于阻力臂的杠桿，即等臂杠桿。如：天平。注意：①省力杠桿，省力但費(fèi)距離；費(fèi)力但省距離，又省力又省距離的杠桿是沒有的。②判定使用杠桿省力還是費(fèi)力，要通過動(dòng)力臂與阻力臂的大小相比較來確定。為了比較動(dòng)力臂和阻力臂的大小，最好畫出杠桿的示意圖，在圖上把杠桿的支點(diǎn)、動(dòng)力、阻力、動(dòng)力臂和阻力臂都表示出來，建立直觀的圖象，便于判定。增大加載力度。由于安裝了壓力傳感器，加載力可更為精確。結(jié)構(gòu)示意圖如圖8：圖8 杠桿結(jié)構(gòu)示意圖試驗(yàn)盤安裝在載物盤上由主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，小球安裝在專用夾具上，專用夾具則安裝在加載軸上。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于防止下試件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將磨屑和潤滑劑甩到試驗(yàn)機(jī)上。上試件為球體，可直接選用不同材料的標(biāo)準(zhǔn)軸承球；下試件為圓盤，可選用不同材料經(jīng)車削加工而成。如圖9：圖9 夾具結(jié)構(gòu)示意圖（一）設(shè)計(jì)原理在確定軸的結(jié)構(gòu)尺寸時(shí)，不僅要考慮滿足強(qiáng)度和剛度的要求，而且還應(yīng)保證軸上所有零件準(zhǔn)確可靠的的固定（周向和軸向），便于裝拆，良好的加工藝性等，一般多做成階梯軸。當(dāng)軸的支點(diǎn)跨距未確定時(shí)，軸上各截面承受的彎矩是未知的，所以軸的設(shè)計(jì)應(yīng)分兩步進(jìn)行。先初定一個(gè)軸徑，通過畫草圖設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，待定出跨距后再根據(jù)彎矩和轉(zhuǎn)矩校核軸的強(qiáng)度。軸徑可按下式初定：d≥，㎜式中，——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，單位為MPa，查表得=25?45MPa，它是考慮了彎矩影響而降低了的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力。P ——軸上傳遞功率，KW；n ——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。（1）軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)當(dāng)軸徑的變化僅僅是為裝拆方便或區(qū)別加工表面時(shí)，相鄰直徑的變化應(yīng)小，以減少切削加工量和材料消耗，并可減少應(yīng)力集中，一般取軸徑差為1?3㎜；當(dāng)軸徑的變化是為了軸上零件的軸向固定或同時(shí)承受軸向載荷時(shí)，軸徑的變化應(yīng)足夠大，以保證可靠的定位和傳遞軸向載荷，一般取軸徑差為5?10㎜。（2）軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)軸的軸向尺寸設(shè)計(jì)的目的是確定出階梯軸各個(gè)變斷面的位置。當(dāng)軸的變斷面是為了得到軸上零件的軸向定位面時(shí)，變斷面的位置應(yīng)與輪轂端面平齊；用軸套等零件來傳遞軸向載荷及軸向定位時(shí)，軸徑變化的端面與軸套或輪轂端面間應(yīng)留有一小段距離，以保證零件可靠的定位。當(dāng)軸上傳動(dòng)零件利用平鍵作周向固定時(shí)，通常取鍵長較輪轂短5?10㎜。鍵端距輪轂裝入側(cè)的軸端應(yīng)近些，以便于裝配時(shí)對中，一般取2?5㎜。當(dāng)一根軸上兩處有鍵時(shí)，布置方位應(yīng)一致，以便于軸上鍵槽的加工。（二）軸上零件的定位為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求者外，都必須進(jìn)行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 （1）零件的軸向定位軸向定位主要目的是防止工作時(shí)軸上零件沿軸向竄動(dòng)。常用的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等。（2）零件的周向定位周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘以及過盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。（三）軸的失效形式及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軸在彎矩或扭矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力一般為變應(yīng)力，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。設(shè)計(jì)時(shí)一般應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。對于瞬時(shí)過載很大，應(yīng)力性質(zhì)較接近于靜應(yīng)力的軸，可能產(chǎn)生塑性變形，還應(yīng)按最大載荷進(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核。對于有剛度要求的軸（如機(jī)床主軸、跨度大的蝸桿軸等），應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算。對高轉(zhuǎn)速軸（如汽輪機(jī)軸）或載荷作周期性變化的軸，為防止共振，還要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列幾方面的要求：合理的結(jié)構(gòu)、足夠的強(qiáng)度、必要的剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性及良好的工藝性等。一般而言，軸的設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)。（四）軸的計(jì)算軸的直徑的計(jì)算材料：45鋼正火硬度：170?217HBS采用計(jì)算法：，按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件粗估軸徑由公式，得出d≥=≈㎜（圓整，取=12㎜） 又∵軸上有一個(gè)鍵槽 ∴d=（1+7%）=12=㎜（圓整,取d=13㎜） 為了方便與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接以及使聯(lián)軸器簡單化,我們?nèi)=27㎜。其中P為傳遞的功率，不是電動(dòng)機(jī)的功率，n為軸的轉(zhuǎn)速（r/min），d為軸的最小直徑（㎜），由于軸即承受彎矩，又承受轉(zhuǎn)矩，取最小值25mpa，以補(bǔ)償彎矩對軸的影響。以上所設(shè)計(jì)的軸的尺寸主要考慮的是與實(shí)際零件的配合。如圖10：圖10 軸軸的強(qiáng)度校核圖11 軸的受力簡圖①軸的受力簡圖如圖11 b）所示。②求支承反力。Z面支承反力：上式中： （查《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》）根據(jù)平衡原理,可以得出下式: Ⅰ Ⅱ又∵（平衡原理）∴即將已知條件代入Ⅰ、Ⅱ式，可以得出：∴ ③畫出軸的彎矩圖，合成彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖（該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的剪切應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取α=）④指出危險(xiǎn)剖面的位置如圖11中，均為有應(yīng)力集中的剖面，均有可能是危險(xiǎn)截面。由圖11e）可知B點(diǎn)處為危險(xiǎn)截面。⑤按彎扭合成應(yīng)力校核軸的剛度前已選定軸的材料為45鋼，正火處理，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表151得=255MPa，因此，故安全。（五）提高軸的強(qiáng)度的常用措施軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這些方面進(jìn)行充分考慮，以利提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的質(zhì)量，降低制造成本。為了減小軸所承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采用懸臂的支承形式，力求縮短支承跨距及懸臂長度等。軸通常是在變應(yīng)力條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。為了提高軸的疲勞強(qiáng)度，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中的程度。為此，軸肩處應(yīng)采用較大的過渡圓角半徑r來降低應(yīng)力集中。但對定位軸肩，還必須保證零件得到可靠的定位。當(dāng)靠軸肩定位的零件的圓角半徑很小時(shí)（如滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的圓角），為了增大軸肩處的圓角半徑，可采用內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)。當(dāng)軸與輪轂為過盈配合時(shí)，配合邊緣處會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。為了減小應(yīng)力集中，可在輪轂上或軸上開減載槽；或者加大配合部分的直徑。由于配合的過盈量愈大，引起的應(yīng)力集中也愈嚴(yán)重，因而在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理選擇零件與軸的配合。用盤銑刀加工的鍵槽比用鍵槽銑刀加工的鍵槽在過渡處對軸的截面削弱較為平緩，因而應(yīng)力集中較?。粷u開線花鍵比矩形花鍵在齒根處的應(yīng)力集中小，在作軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)妥加考慮。此外，由于切制螺紋處的應(yīng)力集中較大，故應(yīng)盡可能避免在軸上受載較大的區(qū)段切制螺紋。軸的表面粗糙度和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面愈粗糙，疲勞強(qiáng)度也愈低。因此，應(yīng)合理減小軸的表