【文章內容簡介】 用處左、右兩側橫截面上的彎矩值也有突變，其突變值等于集中力偶矩的數值。但在此處剪力圖沒有變化。梁上的最大剪力發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面處；梁上的最大彎矩發(fā)生在全梁或各梁段的邊界截面，或 F= 0的截面處。求各分力的彎矩合成： 軸的載荷分析圖如下：圖2 軸的載荷分析圖（3）校核軸的強度通過以上計算得到得彎矩M和扭矩T后，可針對某些危險截面（即彎矩和扭矩大而軸徑小可能斷的截面）做彎扭合成強度的校核計算。按第三強度理論的計算應力公式：為對稱循環(huán)變應力為扭轉切應力為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數α，則 若扭轉切應力為靜應力時： 取α= 若扭轉切應力為脈動循環(huán)應力時： 取α=若扭轉切應力為對稱循環(huán)應力時： 取α=對于直徑為d的圓軸：彎曲應力扭轉切應力代入與得：式中：為對稱循環(huán)變應力的軸的許用彎曲應力 (MPa)， 為軸的計算應力 MpaM 為軸所受的彎矩 NmmT 為軸所受的扭矩NmmW為軸的抗彎截面系數 ()下面本文以一級圓柱齒輪減速器的輸出軸為例詳細介紹按彎扭合成強度條件對軸進行強度校核的計算方法。圖3 一級圓柱齒輪減速器輸出軸零件圖首先，作出軸的扭矩圖如下：圖4 一級圓柱齒輪減速器輸出軸扭矩圖按照上面提到的第三強度理論公式：式中：軸的計算應力，單位為Mpa。M軸所受的彎矩。T軸所受的扭矩。W軸的抗彎截面系數，單位為mm3依次確定式中的各個參數：根據減速器輸出軸的受力條件，已知：根據圖分析可得：因此：=591200 =530300 根據軸的工作條件，取=。計算抗扭截面系數W根據彎矩圖可知道，危險截面在齒輪段的軸上，因此截面形狀如下所示：圖5 一級圓柱齒輪減速器輸出軸危險截面圖查表154可得：分別帶如圖示所示的數據，可得：根據危險截面分析,取M=5912000 強度的計算：將以上數據分別帶入上式中可得：前面已經選定軸的材料為45鋼，由表151查得,所以，故軸安全。（安全系數校核計算）安全系數校核計算分為按疲勞強度條件和按精強度條件進行精確計算。這種校核計算的實質在于確定變應力情況下軸的安全程度。在已知軸的外形、尺寸及載荷的基礎上，即可通過分析確定出一個或多個危險截面（這時不僅要考慮彎曲應力和扭轉切應力的大小，而且要考慮應力集中和絕對尺寸等因素影響的程度），按照公式求出計算安全系數并應使其稍大于或至少等于設計安全系數。公式如下：其中： 為只考慮彎矩作用時的安全系數 為只考慮扭矩作用時的安全系數 [S]為按疲勞強度計算的許用安全系數：見下表。表2 許用安全系數選取條件[S]選 取 條 件載荷確定精確,材料性質均勻載荷確定不夠精確,材料性質不夠均勻載荷確定不精確,材料性質均度較差僅有法向應力時，應滿足僅有扭轉切應力時，應滿足式中 對稱循環(huán)應力下的材料彎曲疲勞極限(MPa)， 對稱循環(huán)應力下的材料扭轉疲勞極限(MPa)，為彎曲和扭轉時的有效應力集中系數, 為表面質量系數,.為材料拉伸和扭轉的平均應力折算系數,.為彎曲應力的應力幅和平均應力(MPa)為轉應力的應力幅和平均應力(MPa)圖6 一級圓柱齒輪減速器輸出軸軸承布置圖如上圖所示一級圓柱齒輪減速器的輸出軸承結構示意，首先判斷危險截面，截面aa、bb、cc、dd和ee都有應力集中源(鍵槽、齒輪和軸的配合、過渡圓角等)，且當量彎矩均較大，故確定為危險截面，下面就以aa截面為例進行安全系數校核。A、aa截面上的應力：彎曲應力幅：扭轉應力幅：彎曲平均應力：扭轉平均應力：B、材料的疲勞極限：根據，查表71附注得：　　　　　　　　　　，C、aa截面應力集中系數：查附表71得：　　　　　　　，D、表面狀態(tài)系數及尺寸系數：查附表7附表74, 得：　　　　　　　　　　，E、分別考慮彎矩或扭矩作用時的安全系數：故安全。這種校核目的是評定軸對塑性變形的抵抗能力。根據軸材料的屈服強度和軸上作用的最大瞬時載荷，計算軸危險截面處的靜強度安全系數。靜強度校核時的強度條件是：式中：為危險截面靜強度的計算安全系數為按屈服強度的設計安全系數，用于中等塑性材料制成的剛軸，用于低塑性材料制成的剛軸為23，用于鑄造軸為只考慮彎矩和軸向力時的安全系數為只考慮扭矩時的安全系數式中為材料的抗彎和抗扭屈服極限，MPa為軸的危險截面上所受的最大彎矩和最大扭矩，Nmm為軸的危險截面上所受的最大的軸向力，N A 為軸的危險截面的面積，分別為危險截面的抗彎和抗扭截面系數,.通過以上幾種校核強度的方法完成軸的設計，如果校核結果如不滿足承載要求時，則必須修改原結構設計結果，再重新校核。.第三章 提高軸的疲勞強度和剛度的措施 合理的選擇軸的材料軸的材料種類很多，主要是根據軸的使用條件、剛度和其他的機械性能等的要求，采用的熱處理方式，同時考慮加工工藝，并力求經濟合理，通過設計計算來選擇軸的材料：抽的材料一般是經過扎制或鍛造經切削加工的碳素鋼或合金鋼。對于直徑較小的軸，可用圓鋼制造；有條件的可以直接用冷軋鋼材；對于重要的，大直徑或階梯直徑變化較大的軸，采用鍛坯。為節(jié)約金屬和提高工藝性，直徑大的軸還可以造成空心的，并且?guī)в泻附拥幕蝈懺斓耐咕?。軸的常用的材料是優(yōu)質碳素結構鋼，如345和50，其中以45號鋼最為常見。不太重要及受載荷交小的軸可用Q23Q275等普通碳素鋼結構鋼；對于受力較大，軸的尺寸受限制，以及某些有特殊要求的軸可用合金機構鋼。當采用合金鋼時，應優(yōu)先選用符合國家資源結構情況的硅錳鋼、硼鋼等。對于結構復雜的軸（例花鍵軸、空心軸等），為保護尺寸穩(wěn)定性和減小熱處理變形可選用鉻鋼；對于大截面非常重要的軸可選用鉻鎳鋼，對于高溫或腐蝕條件下工作的軸可選用耐熱鋼或不銹鋼。曲軸和輪軸一般用球墨鑄鐵和一些高強度鑄鐵。（鑄造性能好，容易鑄成復雜的形狀，吸振能力好，應力集中敏感性比較低，支點位移的影響小。