主轴强度计算
机械设计-轴
第十三章 轴 轴设计的基本要求： 1、轴与轴上零件要有准确的相对位置,轴向、 周向定位可靠；
17
2、轴的加工、装配有良好的工艺性； 3、受力合理,轴结构有利于提高轴的强度和刚 度、减少应力集中；
第十三章 轴
18
一、轴上零件的轴向定位和固定
零件轴向定位的方式常取决于轴向力的大小
h h h
1.轴肩和轴环 要求： r＜C＜h r＜R＜h h=(0.07～0.1)d b=1.4h
第十三章 轴
34
四、阶梯轴的结构设计实例分析
F
等强度 1、拟定轴上零件装配方案 轴颈：装轴承处
阶梯轴
尺寸= 轴承内径； 直径与轮毂内径相当；
组成 轴头：装轮毂处
轴身：联接轴颈和轴头部分。
第十三章 轴
35
第十三章 轴
36
装配方案的比较：
第十三章 轴
37
例题：指出图中轴结构设计中的不合理之处，并绘 出改进后的结构图。 1.轴两端均未倒角；
3
Fa Ft tg 1960 tg12o 417N
d 118 3 4 / 130 36.78mm
考虑到联轴器的影响以及联轴器孔径系 列标准，取d=38mm
第十三章 轴 3. 齿轮上作用力的计算
50
T 9.55 106 4 / 130 294 103 Nmm
Ft 2T / d 2 29410 / 300 1960N
2.齿轮右侧未作轴向固定； 3.齿轮处键槽太短； 5.左轴承无法拆卸； 6.齿轮与右轴承装卸不便； 7.轴端挡圈未直接压在轴 端轮毂上。
4.键槽应开在同一条直线上；
第十三章 轴 轴系结构改错
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四处错误
风力发电机主轴设计方案
风力发电机主轴设计方案风力发电机主轴设计方案介绍：风力发电是一种可再生能源，利用风能驱动涡轮机旋转产生电力。
风力发电机主轴是连接涡轮机和发电机的重要部件，其设计对于风力发电机的性能和可靠性至关重要。
本文将深入探讨风力发电机主轴的设计方案，并分享对这个关键词的观点和理解。
一、风力发电机主轴的重要性风力发电机主轴起到承载风轮和传递转矩的作用，直接影响整个发电系统的稳定性和效率。
合理设计的主轴能够提高风能的转化效率，减少能量损耗，并提高系统的可靠性和寿命。
二、基本要求和设计考虑因素1. 强度和刚度：主轴必须具备足够的强度和刚度，能够承受风力和旋转所带来的巨大载荷，并保持稳定运行。
2. 自振频率：为避免共振现象，主轴的自振频率应与涡轮机的工作频率相差较大。
3. 材料选择：主轴通常采用高强度合金钢或复合材料制成，以满足强度和重量的要求。
4. 轴承支撑：主轴的设计还需要考虑轴承的支撑方式和布置，以减少摩擦和磨损，并提高系统的运行效率。
三、主轴设计方案1. 结构设计：主轴通常采用空心的圆柱形或锥形结构，以减轻重量并提高强度。
2. 加工工艺：主轴的制造需要采用精密加工工艺，确保几何尺寸的精度和表面的质量。
3. 强度计算：通过强度计算和有限元分析，确定主轴的断裂强度和稳定性。
4. 轴承选型：根据工作条件和轴承要求，选择适当的滚动轴承或滑动轴承，并根据设计要求进行布置。
四、总结与回顾风力发电机主轴设计是风力发电技术中的关键问题之一。
合理的主轴设计方案能够提高发电机组的效率和可靠性，同时降低维护成本和能源损失。
在设计主轴时，应考虑强度、刚度、自振频率、材料选择和轴承支撑等因素，并通过精确的结构设计和加工工艺，保证主轴的性能和可靠性。
观点和理解：在我看来，风力发电机主轴的设计是实现高效能风力发电的关键步骤。
通过深入探讨设计要求和考虑因素，可以找到最佳设计方案。
主轴的材料选择和加工工艺对其性能和可靠性有着重要影响，因此需要进行精密计算和分析。
轴的结构设计,轴的强度计算,轴的刚度计算
详见 P311 图16.3
16.2 轴的结构设计
轴肩处
r C或R 定位轴肩h 3 ~ 5mm，但 C或R 采用套筒、轴端挡圈、 圆螺母处： l轴 B轮
➢ 轴肩由定位面和内圆角组成
b
D h
d D
h C d
k、k 弯矩和转矩作用的有效 应力集中系数 (见附录表1、2， 配合零件的综合影响系 数见附录表3)
16.3 轴的强度计算
a、 a
a
a弯bb 曲和((扭bb 转WMWM应)力) 幅，
MPa；
b b
m、 m 弯曲和扭转平均应力， MPa；
m 0
m
2
表面状态系数（附录表 4及5）；
bmax b
16.2 轴的结构设计
2.轴上零件的周向固定 常用的周向固定方法有键、花键、成形、弹性环、销和过
盈配合等联接。
配合处＋键可传递较大T 配合处设置大倒角 装方便（对中性 ）
16.3 轴的强度计算
设计思路： (1)类比定结构 必要校核计算 (2)强度计算为依据 逐步结构细化（设计， 节约材料） 轴的强度计算主要由三种方法（据轴受载及对安全要求） （1）按许用切应力计算 （2）许用弯曲应力计算； （3）安全系数校核计算。 16.3.1 按许用切应力计算 1.应用（仅与T有关） (1)传动轴计算（主要T） (2)需初步结构化的转轴（只知T）
现在，又开发了一种可更换式主轴 系统， 具有一 机两用 的功效 ，用户 根据不 同的加 工对象 选择使 用，即 电主轴 和镗杆 可相互 更换使 用。这 种结构 兼顾了 两种结 构的不 足，还 大大降 低了成 本。是 当今卧 式镗铣 床的一 大创举 。电主 轴的优 点在于 高速切 削和快 速进给 ，大大 提高了 机床的 精度和 效率。
机床主轴箱课程设计8级转速 参考资料 (2)
1.概述 .....................................................1.1机床主轴箱课程设计的目的................................................................................................................ 1.2设计任务和主要技术要求....................................................................................................................1.3操作性能要求 .......................................................................................................................................2.参数的拟定................................................2.1确定极限转速 .......................................................................................................................................2.2主电机选择..........................................................................................................................................3.传动设计................................................................................................................................................... 3.1主传动方案拟定.................................................................................................................................. 3.2传动结构式、结构网的选择.............................................................................................................. 3.2.1确定传动组及各传动组中传动副的数目....................................................................................... 3.2.2传动式的拟定...................................................................................................................................3.2.3结构式的拟定...................................................................................................................................4.传动件的估算 ........................................................................................................................................4.1三角带传动的计算.............................................................................................................................4.2传动轴的估算 ....................................................................................................................................4.2.1主轴的计算转速 ..............................................................................................................................4.2.2各传动轴的计算转速.....................................................................................................................4.2.3各轴直径的估算 ............................................................................................................................4.3齿轮齿数的确定和模数的计算.........................................................................................................4.3.1齿轮齿数的确定 ............................................................................................................................4.3.2齿轮模数的计算 ............................................................................................................................4.3.4齿宽确定...........................................................................................................................................4.3.5齿轮结构设计 ..................................................................................................................................4.4带轮结构设计 ....................................................................................................................................4.5传动轴间的中心距 ..............................................................................................................................4.6轴承的选择 ..........................................................................................................................................4.7片式摩擦离合器的选择和计算.........................................................................................................4.7.1摩擦片的径向尺寸 ..........................................................................................................................4.7.2按扭矩选择摩擦片结合面的数目 ..................................................................................................4.7.3离合器的轴向拉紧力 ......................................................................................................................4.7.4反转摩擦片数 ..................................................................................................................................5.动力设计 ................................................................................................................................................5.1传动轴的验算 ......................................................................................................................................5.1.1Ⅰ轴的强度计算 ..............................................................................................................................5.1.2作用在齿轮上的力的计算 ..............................................................................................................5.1.3主轴抗震性的验算 ..........................................................................................................................5.2齿轮校验 ..............................................................................................................................................5.3轴承的校验...........................................................................................................................................6.结构设计及说明......................................................................................................................................6.1结构设计的内容、技术要求和方案.................................................................................................6.2展开图及其布置 ................................................................................................................................6.3I轴（输入轴）的设计......................................................................................................................6.4齿轮块设计 ........................................................................................................................................6.4.1其他问题...........................................................................................................................................6.5传动轴的设计 ....................................................................................................................................6.6主轴组件设计 ....................................................................................................................................6.6.1各部分尺寸的选择.........................................................................................................................6.6.2主轴轴承 ........................................................................................................................................6.6.3主轴与齿轮的连接.........................................................................................................................6.6.4润滑与密封 ....................................................................................................................................6.6.5其他问题 ........................................................................................................................................7.总结..........................................................................................................................................................8.明细表 (49)。
自动扶梯设计计算书H6050
自动扶梯额定速度V n = 0.4958 m/s 自动扶梯制动距离 S=0.2～1.0m
2.飞轮矩的计算
a)
上部梯级链轮以后的飞轮矩CD
2 s
= 144
H
+
200 ( kgm
2)
b) 换算到制动器轴上
CD
2 k
=
CD
2 s
×( Ns Nm
)2
=
(144 H
+ 200) × (11.45 )2 960
=
0.02 H
+ 0.0285(kgm 2 )
c)上部梯级链轮以后的载荷折算飞轮矩
CD
2 KQ
=
Q π2
( Vn )2 Nm
=
2H × 77 0.408π 2
× (11.45 ) 2 960
=
0.005 H (kgm 2 )
d)上部梯级链轮以前的折算飞轮矩
CD
2 m
≈ 1kgm
2
e)总飞轮矩的计算
4/9
(1)乘客载荷：每节梯级载荷：W1= 1200
N
承载梯级数量:N=H/X1= 30.3
台阶高度X1= 200
因此 W=W1*N= 36300
N
(2)由运动部件的摩擦所引起的能量损耗系数η1:
当α=
30
°时
η1=
0.12
sinα= 0.5
(3)电动机效率η=
0.75 满载系数φ= 0.8
P= Vwφsinα/[(1-η1)*η]
空载总折算飞轮矩:
CD12
=
CD
2 k
+
CD
2 m
=
0.02 H
轴心受力构件的强度和刚度计算
轴心受力构件的强度和刚度计算1．轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服应力为承载力极限状态。
轴心受力构件的强度计算公式为f A Nn≤=σ （4-1） 式中： N ——构件的轴心拉力或压力设计值；n A ——构件的净截面面积；f ——钢材的抗拉强度设计值。
对于采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算净截面强度时一部分剪力已由孔前接触面传递。
因此，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，应按下式计算：f A N n≤='σ （4-2）'N =)5.01(1nn N - （4-3）式中： n ——连接一侧的高强度螺栓总数；1n ——计算截面（最外列螺栓处）上的高强度螺栓数； 0.5——孔前传力系数。
采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式（4-2）验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度f AN≤=σ （4-4）式中： A ——构件的毛截面面积。
2．轴心受力构件的刚度计算为满足结构的正常使用要求，轴心受力构件应具有一定的刚度，以保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，以及使用期间因自重产生明显下挠，还有在动力荷载作用下发生较大的振动。
轴心受力构件的刚度是以限制其长细比来保证的，即][λλ≤ （4-5）式中： λ——构件的最大长细比；[λ]——构件的容许长细比。
3. 轴心受压构件的整体稳定计算《规范》对轴心受压构件的整体稳定计算采用下列形式：f AN≤ϕ （4-25）式中：ϕ——轴心受压构件的整体稳定系数，ycrf σϕ=。
整体稳定系数ϕ值应根据构件的截面分类和构件的长细比查表得到。
构件长细比λ应按照下列规定确定： （1）截面为双轴对称或极对称的构件⎭⎬⎫==y y y x x x i l i l //00λλ（4-26）式中：x l 0，y l 0——构件对主轴x 和y 的计算长度；x i ，y i ——构件截面对主轴x 和y 的回转半径。
双轴对称十字形截面构件，x λ或y λ取值不得小于5.07b/t （其中b/t 为悬伸板件宽厚比）。
轴心受力构件
轴心受力构件设计轴心受拉构件时需进行强度和刚度的验算，设计轴心受压构件时需进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度的验算。
一、轴心受力构件的强度和刚度1．轴心受力构件的强度计算轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服点为承载力极限状态f A N n ≤=σ (1) 式中 N ——构件的轴心拉力或压力设计值；n A ——构件的净截面面积；f ——钢材的抗拉强度设计值。
采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，按下式计算：f A N n≤='σ (2) 'N =)5.01(1n n N - (3)式中 n ——连接一侧的高强度螺栓总数；1n ——计算截面(最外列螺栓处)上的高强度螺栓数；0.5——孔前传力系数。
采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式(2)验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度f A N ≤=σ (4)2．轴心受力构件的刚度计算轴心受力构件的刚度是以限制其长细比保证][λλ≤ (5) 式中 λ——构件的最大长细比；[λ]——构件的容许长细比。
二、 轴心受压构件的整体稳定1．理想轴心受压构件的屈曲形式理想轴心受压构件可能以三种屈曲形式丧失稳定：①弯曲屈曲 双轴对称截面构件最常见的屈曲形式。
②扭转屈曲 长度较小的十字形截面构件可能发生的扭转屈曲。
③弯扭屈曲 单轴对称截面杆件绕对称轴屈曲时发生弯扭屈曲。
2．理想轴心受压构件的弯曲屈曲临界力若只考虑弯曲变形，临界力公式即为著名的欧拉临界力公式，表达式为N E =22l EI π=22λπEA (6) 3．初始缺陷对轴心受压构件承载力的影响实际工程中的构件不可避免地存在初弯曲、荷载初偏心和残余应力等初始缺陷，这些缺陷会降低轴心受压构件的稳定承载力。
1）残余应力的影响当轴心受压构件截面的平均应力p f >σ时，杆件截面内将出现部分塑性区和部分弹性区。
由于截面塑性区应力不可能再增加，能够产生抵抗力矩的只是截面的弹性区，此时的临界力和临界应力应为：N cr =22l EI e π=22lEI π·I I e (7) cr σ=22λπE ·I I e (8) 式中 I e ——弹性区的截面惯性矩(或有效惯性矩)；I ——全截面的惯性矩。
轴的弯扭合成强度计算
轴的弯扭合成强度计算在初步完成轴的结构设计之后，对上面的草图略加修改，即可进行强度的校核计算了。
前面提到过，多数情况下，轴的工作能力一般主要取决于轴的强度。
此时只做强度计算，以防止或检验断裂和塑性变形。
而对于刚度要求高的轴和受力大的细长轴，还应该进行刚度计算，防止产生过大的线性变形。
对于高速运转的轴，还应该进行振动稳定性计算。
以防止产生共振破坏。
在进行轴的强度校核计算时，应根据轴的具体载荷和应力情况，采用相应的计算方法，并恰当的选择其许用应力。
根据计算原则，对于传动轴（仅仅或主要承受扭矩）按照扭矩强度条件进行计算，对于心轴（只承受弯矩）应该按照弯曲疲劳强度进行计算，对于该主轴，既承受扭矩还承受弯矩，是一个转轴，所以必须进行弯扭合成强度条件进行计算，需要时还应该进行疲劳强度的精确校核。
先按照弯扭合成强度条件进行计算：通过对该主轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上的零件的位置以及外载荷和支反力的作用位置已经确定。
轴上的载荷可以求得，因此可以按弯扭合成强度条件对该主轴进行强度的校核计算，其计算步骤如下：①做出轴的计算简图（力学模型）轴上受的载荷是由轴上的零件传来的，所以，计算时，可以将轴上的分布载荷情况简化为集中力。
其作用点可以一律简化，取为分布载荷的中点，作用在轴上的扭矩，一般从传动件轮毂宽度的中点算起，通常把当作置于铰链支座上的梁，支反力的作用点与轴承的类型和布置方式有关。
在做计算简图时，应该先求出轴上的受力零件的载荷（若为空间力系，图4 主轴再分解为水平分力和垂直分力。
然后求出各支承的水平反力和垂直反力），如图6所示。
②做弯矩图：根据前面的简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩图，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩HM图和垂直面上的弯矩图上F M ，然后按照后面的公式推导出总弯矩，并作出M 图，如图6所示。
22VHMMM +=③作出扭矩图，如图5所示： ④作出计算弯矩图根据已经作出的总弯矩图和扭矩图，求出计算弯矩αc M ，并做出αc M图。