軸的強(qiáng)度校核方法

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軸的強(qiáng)度校核方法 摘要 軸是機(jī)械中非常重要的零件，用來支承回轉(zhuǎn)運動零件，如帶輪、齒輪、蝸輪等，同時實現(xiàn)同一軸上不同零件間的回轉(zhuǎn)運動和動力的傳遞。軸的設(shè)計時應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度。其中對于軸的強(qiáng)度校核尤為重要，通過校核來確定軸的設(shè)計是否能達(dá)到使用要求，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的完整設(shè)計。 本文根據(jù)軸的受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計算方法，對于1、僅受扭矩的軸2、僅受彎矩的軸3、既承受彎矩又承受扭矩的軸三種受載情況的軸的強(qiáng)度校核進(jìn)行了具體分析，并對如何精確計算軸的安全系數(shù)做了具體的簡紹。 校核結(jié)果如不滿足承載要求時，則必須修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果，再重新校核。 軸的強(qiáng)度校核方法可分為四種： 1） 按扭矩估算 2） 按彎矩估算 3） 按彎扭合成力矩近視計算 4） 精確計算（安全系數(shù)校核） 關(guān)鍵詞：安全系數(shù)；彎矩；扭矩 目錄 第一章引言--------------------------------------- 1 1.1軸的特點---------------------------------------------1 1.2軸的種類---------------------------------------------1 1.3軸的設(shè)計重點-----------------------------------------1 第2章 軸的強(qiáng)度校核方法----------------------------4 2.1強(qiáng)度校核的定義-------------------------------------4 2.2軸的強(qiáng)度校核計算-----------------------------------4 2.3幾種常用的計算方-----------------------------------5 2.3.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算-------------------------------5 2.3.2按彎曲強(qiáng)度條件計算-------------------------------6 2.3.3按彎扭合成強(qiáng)度條件計算---------------------------7 2.3.4精確計算（安全系數(shù)校核計算）----------------------9 2.4 提高軸的疲勞強(qiáng)度和剛度的措施---------------------12 第三章總結(jié)------------------------------------------13 參考文獻(xiàn)--------------------------------------------14 第一章引言 1.1軸的特點： 軸是組成機(jī)械的主要零件之一。一切作回轉(zhuǎn)運動的傳動零件，都必須裝在軸上才能進(jìn)行運動及動力的傳遞，同時它又通過軸承和機(jī)架聯(lián)接，由此形成一個以軸為基準(zhǔn)的組合體—軸系部件。 1.2軸的種類 1、根據(jù)承受載荷的不同分為： 1）轉(zhuǎn)軸：定義：既能承受彎矩又承受扭矩的軸 2）心軸：定義：只承受彎矩而不承受扭矩的軸 3）傳送軸：定義：只承受扭矩而不承受彎矩的軸 2、根據(jù)軸的外形，可以將直軸分為光軸和階梯軸； 3、根據(jù)軸內(nèi)部狀況，又可以將直軸分為實心軸和空。 1.3軸的設(shè)計重點 1、軸的設(shè)計 ⑴ 軸的工作能力設(shè)計。 主要進(jìn)行軸的強(qiáng)度設(shè)計、剛度設(shè)計，對于轉(zhuǎn)速較高的軸還要進(jìn)行振動穩(wěn)定性的計算。 ⑵ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 根據(jù)軸的功能，軸必須保證軸上零件的安裝固定和保證軸系在機(jī)器中的支撐要求，同時應(yīng)具有良好的工藝性。 一般的設(shè)計步驟為：選擇材料，初估軸徑，結(jié)構(gòu)設(shè)計，強(qiáng)度校核，必要時要進(jìn)行剛度校核和穩(wěn)定性計算。 2、軸的材料 軸是主要的支承件，常采用機(jī)械性能較好的材料。常用材料包括： 碳素鋼：該類材料對應(yīng)力集中的敏感性較小，價格較低，是軸類零件最常用的材料。 常用牌號有：30、35、40、45、50。采用優(yōu)質(zhì)碳鋼時，一般應(yīng)進(jìn)行熱處理以改善其性能。受力較小或不重要的軸，也可以選用Q235、Q255等普通碳鋼。 合金鋼：對于要求重載、高溫、結(jié)構(gòu)尺寸小、重量輕等使用場合的軸，可以選用合 金綱。合金鋼具有更好的機(jī)械性能和熱處理性能，但對應(yīng)力集中較敏感，價格也較高。設(shè)計中尤其要注意從結(jié)構(gòu)上減小應(yīng)力集中，并提高其表面質(zhì)量。 鑄鐵：對于形狀比較復(fù)雜的軸，可以選用球墨鑄鐵和高強(qiáng)度的鑄鐵。它們具有較好 的加工性和吸振性，經(jīng)濟(jì)性好且對應(yīng)力集中不敏感，但鑄造質(zhì)量不易保證。 3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)軸在工作中的作用，軸的結(jié)構(gòu)取決于：軸在機(jī)器中的安裝位置和形式，軸上零件的類型和尺寸，載荷的性質(zhì)、大小、方向和分布狀況，軸的加工工藝等多個因素。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足：軸上零件布置合理，從而軸受力合理有利于提高強(qiáng)度和剛度；軸和軸上零件必須有準(zhǔn)確的工作位置；軸上零件裝拆調(diào)整方便；軸具有良好的加工工藝性；節(jié)省材料等。 1). 軸的組成 軸的毛坯一般采用圓鋼、鍛造或焊接獲得，由于鑄造品質(zhì)不易保證，較少選用鑄造毛坯。 軸主要由三部分組成。軸上被支承，安裝軸承的部分稱為軸頸；支承軸上零件，安裝輪轂的部分稱為軸頭；聯(lián)結(jié)軸頭和軸頸的部分稱為軸身。軸頸上安裝滾動軸承時，直徑尺寸必須按滾動軸承的國標(biāo)尺寸選擇，尺寸公差和表面粗糙度須按規(guī)定選擇；軸頭的尺寸要參考輪轂的尺寸進(jìn)行選擇，軸身尺寸確定時應(yīng)盡量使軸頸與軸頭的過渡合理，避免截面尺寸變化過大，同時具有較好的工藝性。 2). 結(jié)構(gòu)設(shè)計步驟 設(shè)計中常采用以下的設(shè)計步驟： 1.分析所設(shè)計軸的工作狀況，擬定軸上零件的裝配方案和軸在機(jī)器中的安裝情況。 2.根據(jù)已知的軸上近似載荷，初估軸的直徑或根據(jù)經(jīng)驗確定軸的某徑向尺寸。 3.根據(jù)軸上零件受力情況、安裝、固定及裝配時對軸的表面要求等確定軸的徑向（直徑） 尺寸。 4.根據(jù)軸上零件的位置、配合長度、支承結(jié)構(gòu)和形式確定軸的軸向尺寸。 5.考慮加工和裝配的工藝性，使軸的結(jié)構(gòu)更合理。 3). 零件在軸上的安裝 保證軸上零件可靠工作，需要零件在工作過程中有準(zhǔn)確的位置，即零件在軸上必須有準(zhǔn)確的定位和固定。零件在軸上的準(zhǔn)確位置包括軸向和周向兩個方面。 ⑴ 零件在軸上的軸向定位和固定 常見的軸向定位和固定的方法采用軸肩、各種擋圈、套筒、圓螺母、錐端軸頭等的多種組合結(jié)構(gòu)。 軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩兩種。利用軸肩定位結(jié)構(gòu)簡單、可靠，但軸的直徑加大，軸肩處出現(xiàn)應(yīng)力集中；軸肩過多也不利于加工。因此，定位軸肩多在不致過多地增加軸的階梯數(shù)和軸向力較大的情況下使用，定位軸肩的高度一般取3-6mm，滾動軸承定位軸肩的高度需按照滾動軸承的安裝尺寸確定。非定位軸肩多是為了裝配合理方便和徑向尺寸過度時采用，軸肩高度無嚴(yán)格限制，一般取為1-2mm。 套筒定位可以避免軸肩定位引起的軸徑增大和應(yīng)力集中，但受到套筒長度和與軸的配合因素的影響，不宜用在使套筒過長和高速旋轉(zhuǎn)的場合。 擋圈的種類較多，且多為標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計中需按照各種擋圈的用途和國標(biāo)來選用。 ⑵ 零件在軸上的周向定位和固定 常見的周向定位和固定的方法采用鍵、花鍵、過盈配合、成形聯(lián)結(jié)、銷等多種結(jié)構(gòu)。 鍵是采用最多的方法。同一軸上的鍵槽設(shè)計中應(yīng)布置在一條直線上，如軸徑尺寸相差不過大時，同一軸上的鍵最好選用相同的鍵寬。 4. 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 ⑴從裝配來考慮：應(yīng)合理的設(shè)計非定位軸肩，使軸上不同零件在安裝過程中盡量減少不必 要的配合面；為了裝配方便，軸端應(yīng)設(shè)計45的倒角；在裝鍵的軸段，應(yīng)使鍵槽靠近軸 與輪轂先接觸的直徑變化處，便于在安裝時零件上的鍵槽與軸上的鍵容易對準(zhǔn)；采用過 盈配合時，為了便于裝配，直徑變化可用錐面過渡等。 ⑵從加工來考慮：當(dāng)軸的某段須磨削加工或有螺紋時，須設(shè)計砂輪越程槽或退刀槽；根據(jù) 表面安裝零件的配合需要，合理確定表面粗糙度和加工方法；為改善軸的抗疲勞強(qiáng)度， 減小軸徑變化處的應(yīng)力集中，應(yīng)適當(dāng)增大其過渡圓角半徑，但同時要保證零件的可靠定 位，過渡圓角半徑又必須小于與之相配的零件的圓角半徑或倒角尺寸。 軸的設(shè)計時應(yīng)考慮多方面因素和要求，其中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度。其中對于軸的強(qiáng)度校核尤為重要，通過校核來確定軸的設(shè)計是否能達(dá)到使用要求，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的完整設(shè)計。 由此看來合理的進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核成為軸設(shè)計的主要內(nèi)容，同時也是評定軸的設(shè)計成敗得先決條件。校核結(jié)果如不滿足承載要求時，則必須修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果，再重新校核。 第二章軸的強(qiáng)度校核方法 2.1強(qiáng)度校核的定義： 強(qiáng)度校核就是對材料或設(shè)備的力學(xué)性能進(jìn)行檢測并調(diào)節(jié)的一種方式，并且這種方式以不破壞材料或設(shè)備性能為前提。 2.2軸的強(qiáng)度校核計算： 進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核計算時，應(yīng)根據(jù)軸的具體受載及應(yīng)力情況，采取相應(yīng)的計算方法，并恰當(dāng)?shù)剡x取其許用應(yīng)力。 對于傳動軸應(yīng)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算。 對于心軸應(yīng)按彎曲強(qiáng)度條件計算。 對于轉(zhuǎn)軸應(yīng)按彎扭合成強(qiáng)度條件計算。 2.3幾種常用的計算方法： 2.3.1按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計算： 這種方法是根據(jù)軸所受的扭矩來計算州的強(qiáng)度，對于軸上還作用較小的彎矩時，通常采用降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的辦法予以考慮。通常在做軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，常采用這種方法估算軸徑。 實心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 由上式可得軸的直徑為 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa 式中： T為軸多受的扭矩，Nmm 為軸的抗扭截面系數(shù)， n為軸的轉(zhuǎn)速，r/min P為軸傳遞的功率，KW d為計算截面處軸的直徑，mm 為許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa， 軸的材料 Q235 20 35 45 1Cr18Ni9Ti 40Cr,35SiMn,2Cr13,42SiMn 12-20 20-30 30-40 15-25 40-52 A 160-135 135-118 118-107 148-125 100.7-98 空心軸扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為： 其中 ，即空心軸的內(nèi)徑與外徑d之比，通常取 =0.5-0.6 這樣求出的直徑只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。 2.3.2按彎曲強(qiáng)度條件計算： 由于考慮啟動、停車等影響，彎矩在軸截面上鎖引起的應(yīng)力可視為脈動循環(huán)變應(yīng)力。 則 其中： M 為軸所受的彎矩，Nmm W 為危險截面抗扭截面系數(shù)()具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3-15~17. 為脈動循環(huán)應(yīng)力時許用彎曲應(yīng)力(MPa)具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.1-1 2.3.3按彎扭合成強(qiáng)度條件計算 由于前期軸的設(shè)計過程中，軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載荷和支反力的作用位置均已經(jīng)確定，則軸上載荷可以求得，因而可按彎扭合成強(qiáng)度條件對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核計算。 一般計算步驟如下： （1） 做出軸的計算簡圖：即力學(xué)模型 通常把軸當(dāng)做置于鉸鏈支座上的梁，支反力的作用點與軸承的類型及布置方式有關(guān)，現(xiàn)在例舉如下幾種情況： 當(dāng),但不小于（0.25~0.35）L，對于心調(diào)軸承e=0.5L 在此沒有列出的軸承可以查閱機(jī)械設(shè)計手冊得到。通過軸的主要結(jié)構(gòu)尺寸軸上零件位置及外載荷和支反力的作用位置，計算出軸上各處的載荷。通過力的分解求出各個分力，完成軸的受力分析。 （2）做出彎矩圖 在進(jìn)行軸的校核過程中最大的難度就是求剪力和彎矩，畫出剪力圖和彎矩圖，因此在此簡單介紹下求剪力和彎矩的簡便方法。 橫截面上的剪力在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上所有豎向外力（包括斜向外力的豎向分力）的代數(shù)和 。外力正負(fù)號的規(guī)定與剪力正負(fù)號的規(guī)定相同。剪力符號：當(dāng)截面上的剪力使考慮的脫離體有順時針轉(zhuǎn)動趨勢時的剪力為正；反之為負(fù)。 橫截面上的彎矩在數(shù)值上等于此橫截面的左側(cè)或右側(cè)梁段上的外力（包括外力偶）對該截面形心的力矩之代數(shù)和 。外力矩的正負(fù)號規(guī)定與彎矩的正負(fù)號規(guī)定相同。彎矩符號：當(dāng)橫截面上的彎矩使考慮的脫離體凹向上彎曲（下半部受拉，上半部受壓）時，橫截面上的彎矩為正；反之凹向下彎曲（上半部受拉，下半部受壓）為負(fù)。 不論在截面的左側(cè)或右側(cè)向上的外力均將引起正值的彎矩，而向下的外力則引起負(fù)值的彎矩。 利用上述結(jié)論來計算某一截面上的內(nèi)力是非常簡便的，此時不需畫脫離體的受力圖和列平衡方程，只要梁上的外力已知，任一截面上的內(nèi)力均可根據(jù)梁上的外力逐項寫出。因此，這種求解內(nèi)力的方法稱為簡便法。 1、列剪力方程和彎矩方程 ，畫剪力圖和彎矩圖 ①梁的不同截面上的內(nèi)力是不同的，即剪力和彎矩是隨截面的位置而變化。② 為了便于形象的看到內(nèi)力的變化規(guī)律，通常是將剪力和彎矩沿梁長的變化情況用圖形來表示—剪力圖和彎矩圖。③剪力圖和彎矩圖都是函數(shù)圖形，其橫坐標(biāo)表示梁的截面位置，縱坐標(biāo)表示相應(yīng)的剪力和彎矩。④剪力圖和彎矩圖的畫法是：先列出剪力和彎矩隨截面位置變化的函數(shù)式，再由函數(shù)式畫出函數(shù)圖形。 剪力方程和彎矩方程 ：以梁的左端點為坐標(biāo)原點，x 軸與梁的軸線重合, 找出橫截面上剪力和彎矩與橫截面位置的關(guān)系 , 這種關(guān)系稱為剪力方程和彎矩方程。 Fs = Fs (x ) M = M（x） 2、剪力圖和彎矩圖的繪制方向的判定： 剪力 : 正值剪力畫在x軸上側(cè)，負(fù)值剪力畫在x軸下側(cè)。 彎矩 : 正值彎矩畫在x軸的下側(cè)；負(fù)值彎矩畫在x軸上側(cè)。 3、繪剪力圖和彎矩圖的基本方法：首先分別寫出梁的剪力方程和彎矩方程，然后根據(jù)它們作圖。 4、作剪力圖和彎矩圖的幾條規(guī)律 取梁的左端點為坐標(biāo)原點，x 軸向右為正；剪力圖向上為正；彎矩圖向下為正。以集中力、集中力偶作用處，分布荷載開始或結(jié)束處，及支座截面處為界點將梁分段。分段寫出剪力方程和彎矩方程，然后繪出剪力圖和彎矩圖。 梁上集中力作用處左、右兩側(cè)橫截面上，剪力值（圖）有突變，其突變值等于集中力的數(shù)值。在此處彎矩圖則形成一個尖角。梁上集中力偶作用處左、右兩側(cè)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(shù)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。 5、求各分力的彎矩合成： 6、 軸的載荷分析圖如下： （3）校核軸的強(qiáng)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(qiáng)度的校核計算。 按第三強(qiáng)度理論的計算應(yīng)力公式： 為對稱循環(huán)變應(yīng)力 為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 為了考慮兩者循環(huán)特性不同的影響，引入折合系數(shù)α 則 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時： 取α=0.3 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)應(yīng)力時： 取α=0.6 若扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為對稱循環(huán)應(yīng)力時： 取α=1.0 對于直徑為d的圓軸： 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 代入與得： 式中： 為對稱循環(huán)變應(yīng)力的軸的許用彎曲應(yīng)力 (MPa)，具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.1-1 為軸的計算應(yīng)力 Mpa M 為軸所受的彎矩 Nmm T 為軸所受的扭矩Nmm W 為軸的抗彎截面系數(shù) ()具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3-15-17 2.3.4精確計算（安全系數(shù)校核計算） 安全系數(shù)校核計算分為按疲勞強(qiáng)度條件和按精強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計算。 1.按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計算 這種校核計算的實質(zhì)在于確定變應(yīng)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(chǔ)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(yīng)力和扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的大小，而且要考慮應(yīng)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(shù)并應(yīng)使其稍大于或至少等于設(shè)計安全系數(shù)。 公式如下： 其中： 為只考慮彎矩作用時的安全系數(shù) 為只考慮扭矩作用時的安全系數(shù) [S]為按疲勞強(qiáng)度計算的許用安全系數(shù)：見下表 [S] 選 取 條 件 1.3-1.5 載荷確定精確,材料性質(zhì)均勻 1.5-1.8 載荷確定不夠精確,材料性質(zhì)不夠均勻 1.8-2.5 載荷確定不精確,材料性質(zhì)均度較差 僅有法向應(yīng)力時，應(yīng)滿足 僅有扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時，應(yīng)滿足 式中 對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限(MPa)，具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.1-1 對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限(MPa)，具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.1-1 為彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3.5-7 為表面質(zhì)量系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3-8-10. 為材料拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3-13. 為彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力(MPa)具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3-12 為轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力(MPa) 2.按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行精確計算 這種校核目的是評定軸對塑性變形的抵抗能力。根據(jù)軸材料的屈服強(qiáng)度和軸上作用的最大瞬時載荷，計算軸危險截面處的靜強(qiáng)度安全系數(shù)。 靜強(qiáng)度校核時的強(qiáng)度條件是： 式中： 為危險截面靜強(qiáng)度的計算安全系數(shù) 為按屈服強(qiáng)度的設(shè)計安全系數(shù) 為1.2-1.4用于高塑性材料制成的剛軸 為1.4-1.8，用于中等塑性材料制成的剛軸 為1.8-2，用于低塑性材料制成的剛軸 為2-3，用于鑄造軸 為只考慮彎矩和軸向力時的安全系數(shù) 為只考慮扭矩時的安全系數(shù) 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(shù),具體數(shù)值查機(jī)械設(shè)計手冊B19.3-15-17. 通過以上幾種校核強(qiáng)度的方法完成軸的設(shè)計，如果校核結(jié)果如不滿足承載要求時，則必須修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果，再重新校核。 2.4 提高軸的疲勞強(qiáng)度和剛度的措施 設(shè)計過程中，除合理選材外還可從結(jié)構(gòu)安排和工藝等方面采取措施來提高軸的承載能力。 (1) 分析軸上零件特點，減小軸受載荷 根據(jù)軸上安裝的傳動零件的狀況，合理布置和合理設(shè)計可以減小軸的受載。 對于受彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用的轉(zhuǎn)軸，可以改進(jìn)軸和軸上零件結(jié)構(gòu)，使軸的承載減少。 (2)改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中 避免軸的剖面尺寸發(fā)生較大的變化，采用較大的過渡圓角半徑，當(dāng)裝配零件的倒角很小時，可以采用內(nèi)凹圓角或加裝隔離環(huán)；盡可能不在軸的受載區(qū)段切制螺紋；可能時適當(dāng)放松零件與軸的配合，在輪轂上或與輪轂配合區(qū)段兩端的軸上加開卸載槽，以降低過盈配合處的應(yīng)力集中等。 (3)改進(jìn)軸的表面質(zhì)量，提高軸的疲勞強(qiáng)度 減小表面及圓角處的表面粗糙度；對零件進(jìn)行表面淬火、滲氮、滲碳、碳氮共滲等處理；對零件表面進(jìn)行碾壓加工或噴丸硬化處理等可以顯著提高軸的承載能力。 (4)采用空心軸，減輕質(zhì)量，提高強(qiáng)度和剛度 （內(nèi)徑/外徑d）為0.6的空心軸與直徑為d的實心軸相比，空心軸的剖面模量減少13%，質(zhì)量減少36%；/d仍為0.6的空心軸與同質(zhì)量的實心軸相比，剖面模量可增加1.7倍。 第三章總結(jié) 本文通過對軸的設(shè)計時應(yīng)考慮多方面因素和要求進(jìn)行具體分析后，得出其中設(shè)計過程中主要問題是軸的選材、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度和剛度，所以對于軸的強(qiáng)度校核尤為重要，通過校核來確定軸的設(shè)計是否能達(dá)到使用要求，最終實現(xiàn)產(chǎn)品的完整設(shè)計。由此看來合理的進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核成為軸設(shè)計的主要內(nèi)容，同時也是評定軸的設(shè)計成敗得先決條件。校核結(jié)果如不滿足承載要求時，則必須修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)果，再重新校核。 根據(jù)軸的受載及應(yīng)力情況采取相應(yīng)的計算方法，對于軸的三種受載情況的軸的強(qiáng)度校核進(jìn)行了具體分析，并對如何精確計算軸的安全系數(shù)做了具體的簡紹。軸的強(qiáng)度校核方法可分為四種：1按扭矩估算2按彎矩估算3按彎扭合成力矩近視計算4精確計算（安全系數(shù)校核）。 設(shè)計過程中，除合理選材外還可從結(jié)構(gòu)安排和工藝等方面采取措施來提高軸的承載能力，所以在本文最后進(jìn)行了如何提高軸的疲勞強(qiáng)度和剛度的措施進(jìn)行了簡單的分析。 在國內(nèi)外同行業(yè)中的研究現(xiàn)狀已經(jīng)進(jìn)入了自動化，系統(tǒng)化，并揉入優(yōu)化設(shè)計思路，利用軟件進(jìn)行系統(tǒng)的分析，為了簡化用軟件進(jìn)行軸強(qiáng)度計算的過程,利用參數(shù)語言編寫軸強(qiáng)度計算的命令流文件，并運用參數(shù)及命令自動建模,在建模中簡化了倒角及螺紋。網(wǎng)格劃分采用智能劃分形式。部分載荷通過經(jīng)驗公式計算,自動加載,得出結(jié)果進(jìn)行分析。這樣設(shè)計出的強(qiáng)度計算的軟件,從建立模型、網(wǎng)格劃分、施加載荷和求解計算的所有步驟都可以通過程序完成。在計算時只需用戶輸入?yún)?shù),即可計算多種類型的軸強(qiáng)度。 在高速發(fā)展的現(xiàn)代社會中，對機(jī)械的設(shè)計過程以及優(yōu)化設(shè)計有著更加苛刻的要求，利用軟件技術(shù)來減少設(shè)計時間，從而使企業(yè)在現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計跟進(jìn)時代的發(fā)展，以準(zhǔn)確的時間把握市場對新型產(chǎn)品的需求。 參考文獻(xiàn) 【1】主編 濮良貴 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計 第八版,北京 高等：教育出版社 2006.5。 【2】主編 機(jī)械設(shè)計手冊編委會.機(jī)械設(shè)計手冊新版,北京：機(jī)械工業(yè)出版社 2004.8。 【3】Mechanical Driver（Reference Issue）.Machine Design.52（14）,1980。 【4】【德】S.弗洛尼斯.設(shè)計學(xué)：傳動零件,王汝霖等譯.北京：高等教育出版社，1988。 【5】涂銘旌 鄢文斌.機(jī)械零件的失效分析與預(yù)防,北京：高等教育出版社,1993。 【6】主編 劉鴻文.材料力學(xué) 4版，北京：高等教育出版社 2004.1。 【7】主編 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