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1、項(xiàng)目：傳動軸計(jì)算,能力目標(biāo)：掌握傳動軸的基本直徑計(jì)算；掌握傳動軸的強(qiáng)度計(jì)算。 知識目標(biāo)：掌握傳動軸的基本直徑計(jì)算；掌握傳動軸的強(qiáng)度計(jì)算。,傳動軸的計(jì)算主要包括傳動軸的基本直徑計(jì)算和強(qiáng)度校核兩方面內(nèi)容。 基本直徑計(jì)算按照相關(guān)的船舶規(guī)范進(jìn)行。 強(qiáng)度校核則是計(jì)算靜載荷下的合成應(yīng)力，再根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)所確定的許用安全系數(shù)來考慮動載荷的作用。,按鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范計(jì)算軸的基本直徑,軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計(jì)算的值：,式中：d軸的直徑m m； F推進(jìn)裝置型式系數(shù)； F95，對于渦輪推進(jìn)裝置具有滑動型聯(lián)軸節(jié)的柴油機(jī)推進(jìn)裝置和電力推進(jìn)裝置 F100，對于所有其他型式的柴油機(jī)推進(jìn)裝置 C不同軸的設(shè)計(jì)特性系數(shù)具體數(shù)
2、值見表214； ne軸傳遞的額定功率，k W； Ne軸傳遞Ne的額定轉(zhuǎn)速，r /min； b軸材料的抗拉強(qiáng)度。對于中間軸若800MPa時(shí)，取800MPa；對于螺旋槳軸和尾管軸若600 MPa時(shí)，取600MPa。,表214 不同軸的設(shè)計(jì)特性系數(shù),表214的說明,法蘭根部過渡圓角半徑應(yīng)不小于0.08d。 至少在鍵槽及從鍵槽兩端延伸到0.2d 的長度范圍內(nèi)，C取1.10。在這個(gè)范圍以外，軸的直徑可以減至以C1.0的計(jì)算直徑。鍵槽底部橫截面的過渡圓角半徑應(yīng)不小于0.0125d。 至少在孔及從孔兩邊緣延伸到0.2d的長度范圍內(nèi)，C取1.10。在這個(gè)范圍以外軸的直徑可以減至以C1.0的計(jì)算直徑。鏜孔直徑應(yīng)
3、不大于0.3d。 至少在槽及從槽兩邊延伸到0.3d的長度范圍內(nèi)，C取1.2。在這個(gè)范圍以外，軸的直徑可以減至以C1的計(jì)算直徑。鍵槽長度應(yīng)不大于1.4 d，寬度應(yīng)不大于0.2d。 當(dāng)遇到軸上有多種型式時(shí)，則其修正時(shí)，多個(gè)系數(shù)應(yīng)連乘計(jì)算。 其中d為以C1.0時(shí)計(jì)算所得的值。 尾尖艙艙壁前的槳軸或尾管軸直徑可以向前逐漸減小到中間軸直徑； 螺旋槳軸在從螺旋槳槳轂前面到尾管后軸承前端軸段的直徑應(yīng)不小于按照C取1.22或1.26計(jì)算所得數(shù)值，如果這部分軸段長度小于規(guī)定直徑的2.5倍，則符合規(guī)定直徑的軸段應(yīng)由尾管后軸承前端向前延伸，使具有規(guī)定直徑軸段的長度不小于規(guī)定直徑的2.5倍。,按內(nèi)河鋼質(zhì)船舶入級與建造
4、規(guī)范計(jì)算軸的基本直徑,軸的直徑d應(yīng)不小于按下式計(jì)算的值：,式中：d軸的直徑m m； K不同軸的設(shè)計(jì)特性系數(shù),按表259 (1)、(2)選??； ne軸傳遞的額定功率，k W； Ne軸傳遞Ne的額定轉(zhuǎn)速，r /min； b軸材料的抗拉強(qiáng)度。對于中間軸，若800MPa時(shí)，取800MPa；對于螺旋槳軸和尾管軸，若600MPa時(shí)，取600MPa。,,表215（1）用于中間軸、推力軸的K值,注： 在鍵槽底部橫截面處的圓角半徑不得小于0.0125d。 孔徑應(yīng)不大于0.3d。 縱向槽的長度應(yīng)不大于1.4d；寬度應(yīng)不大于0.2d。 距鍵槽端、橫孔邊緣0.2d長度以及距縱向槽道端0.3d長度以后的軸及推力軸在距推
5、力環(huán)長度等于推力軸直徑以外的軸徑可以逐漸減少到以K1算得的直徑。,表215（2）用于螺旋槳軸的K值,注： 軸直徑可逐漸減小到按公式計(jì)算的中間軸直徑。,傳動軸的強(qiáng)度校核,傳動軸在工作時(shí)，同時(shí)受到扭轉(zhuǎn)、彎曲和壓縮三種負(fù)荷，不僅承受靜載荷，而且還有附加動載荷作用，受力情況很復(fù)雜，目前普遍采用的傳動軸強(qiáng)度校核方法，是在按規(guī)范計(jì)算出傳動軸基本軸徑的基礎(chǔ)上計(jì)算靜載荷下的合成應(yīng)力，再根據(jù)由經(jīng)驗(yàn)所確定的許用安全系數(shù)（見表217）來考慮動載荷的作用，是一種近似計(jì)算方法。,許用安全系數(shù)的確定,許用安全系數(shù)的確定主要考慮下面幾個(gè)問題： 軸的負(fù)荷情況：螺旋槳軸的工作條件惡劣，受力情況復(fù)雜而且與海水接觸，安全系數(shù)應(yīng)取大
6、些；剛性連接的傳動軸受到主機(jī)交變扭矩負(fù)荷，材料易疲勞，其安全系數(shù)應(yīng)比柔性連接的傳動軸要大些。 材料的特性：如選擇合金鋼，其安全系數(shù)比碳鋼要高， 船型：軍用船舶的軸徑是按照最大負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算的，但是實(shí)際上軍用船舶多在較輕負(fù)荷下航行，為了減輕軸系重量，軍用船舶多采用許用應(yīng)力大的材料和較小的許用安全系數(shù)。,中間軸的強(qiáng)度校核,將軸看成一根自由放置在兩支點(diǎn)上的等截面的簡支梁，其所受的外力為轉(zhuǎn)矩、推力T、自重q和集中載荷G（G為聯(lián)軸節(jié)重量）。 由主機(jī)扭矩引起的剪應(yīng)力=Mt/Ww N/ m 式中：Mt主機(jī)最大功率時(shí)扭矩 ； Mt=9550 Pmax/nmax i N/ m 式中：Pmax傳遞的最大功率，K
7、W； nmax最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)速，r/min； i減速箱的減速比； 減速箱的傳動效率； Ww中間軸抗扭截面模數(shù)：Ww=dz3（1-m4）/16 式中：dz中間軸直徑cm ； m中空系數(shù)：m= do / dz do中孔直徑cm,,由中間軸重量所產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力： w =Mw/Ww N/ cm 式中： Mw：由中間軸本身及其法蘭重量所產(chǎn)生的最大彎矩（最大彎矩可以用力矩分配法計(jì)算，也可以用工程力學(xué)的方法計(jì)算） ； Ww：中間軸抗彎截面模數(shù) ：Ww=dz3（1-m4）/32 式中：dz中間軸直徑cm ； m中空系數(shù)：m= do / dz do中孔直徑cm
8、,由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力 ： y = T /Fw N/ cm 式中： T：螺旋槳最大推力，N； Fw ：中間軸截面積， cm 由安裝誤差引起的彎曲應(yīng)力附加應(yīng)力： 按經(jīng)驗(yàn)選取， w1 =1471.52943 N/,合成應(yīng)力： H = (w + y + w1)2+32 安全系數(shù)：其安全系數(shù)應(yīng)滿足下式要求： 按經(jīng)驗(yàn)選取， k=s /H k 式中：s材料屈服強(qiáng)度； H 傳動軸合成應(yīng)力； k 許用安全系數(shù)。,螺旋槳軸的強(qiáng)度校核,由主機(jī)扭矩引起的剪應(yīng)力； 由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓應(yīng)力y； 合成應(yīng)力H = （y 2+32） 式中： 彎曲應(yīng)力系數(shù)，1.021.06 安全系數(shù)：其安全系數(shù)應(yīng)滿足下
9、式要求： 按經(jīng)驗(yàn)選取， k=s /H k 式中：s材料屈服強(qiáng)度； H 傳動軸合成應(yīng)力； k 許用安全系數(shù)。,,轉(zhuǎn)矩作用下的軸扭轉(zhuǎn)角度的校核計(jì)算,傳動軸所發(fā)生的扭轉(zhuǎn)角度： =18000Mt/IpG N/ m 式中：Mt傳動軸最大扭矩 ； G傳動軸材料的剪切彈性模數(shù)，N/cm2 Ip 傳動軸的截面慣性矩 ， cm4 Ip =d3（1-m4）/32 式中：d軸直徑cm ； m中空系數(shù)：m= do / dz do中孔直徑cm,,校核要求:= 式中： 為最大許用扭轉(zhuǎn)角度，大型船舶為0.45/cm，一般小型船舶為2.5 /cm 。,,鍵強(qiáng)度校核,對于完全用鍵來傳遞扭矩時(shí)，則鍵受剪切的有效截面積應(yīng)符合下式規(guī)定，且鍵材料的抗拉強(qiáng)度應(yīng)等于或大于軸材料的抗拉強(qiáng)度。 BLd3 /2.35 dm 式中：B鍵的寬度，mm； L鍵的有效長度，mm； d計(jì)算的中間軸直徑，mm； dm在鍵中部處的軸直徑，mm。 螺旋槳 聯(lián)軸節(jié)鍵2.6,,課堂小結(jié),系數(shù)和單位的重要性,
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