轴的计算通常都是在初步完成结构设计后进行校核计算,计算准则是满足轴的强度和刚度要求。
(一)轴的强度校核计算
进行轴的强度校核计算时,应根据轴的具体受载及应力情况,采取相应的计算方法,并恰当地选取其许用应力。
对于仅仅承受扭矩的轴(传动轴),应按扭转强度条件计算;
对于只承受弯矩的轴(心轴),应按弯曲强度条件计算;
对于既承受弯矩又承受扭矩的轴(转轴),应按弯扭合成强度条件进行计算,需要时还应按疲劳强度条件进行精确校核。
此外,对于瞬时过载很大或应力循环不对称性较为严重的轴,还应按峰尖载荷校核其静强度,以免产生过量的塑性变形。
下面介绍几种常用的计算方法:
按扭转强度条件计算。
按弯扭合成强度条件计算。
按疲劳强度条件进行精确校核。
按静强度条件进行校核。
(二)轴的刚度校核计算
轴在载荷作用下,将产生弯曲或扭转变形。若变形量超过允许的限度,就会影响轴上零件的正常工作,甚至会丧失机器应有的工作性能。例如:安装齿轮的轴,若弯曲刚度不足而导致挠度过大时,将影响齿轮的正确啮合,使齿轮沿齿宽和齿高方向接触不良,造成载荷在齿面上严重分布不均。又如采用滑动轴承的轴,若挠度过大而导致轴颈偏斜过大时,将使轴颈和滑动轴承发生边沿接触,造成不均匀磨损和过度发热。因此,在设计有刚度要求的轴时,必须进行刚度的校核计算。
轴的弯曲刚度以挠度或偏转角来度量;扭转刚度以扭转角来度量。轴的刚度校核计算通常是计算出轴在受载时的变形量,并控制其不大于允许值。
轴的弯曲刚度校核计算。
轴的扭转刚度校核计算。