(机械制造行业)大庆石油学院机械系机械设计教研室.docx

大庆石油学院机械系机械设计教研室 1 轴设计计算程序的编制 程序的使用范围 本程序能够对转轴进行受力剖析、弯扭合成校核和疲劳强度精准校核。 可进行多个危险截面的校核，若校核不合格、可根据加大直径或改良材料从头计算，直至合格为止。 2．数学模型的成立、数表和线图的公式化 a)绝对尺寸系数的拟合公式 2.558869364?d0.31793（1） 式中d为轴的截面直径，mm. 圆截面钢材的扭转剪切尺寸系数 3 0.9513?e1.86710?d(2) 式中d为轴的截面直径，mm. 钢材的敏性系数 (a)q (q) 0.814 0.176398r 0.069183r2 03 (b)q (q) 0.6547196 0.2711768r 0.1r2 03 (c)q (q) 0.51812 0.371525r 0.143857r2 0.0183968r3 (3) (d)q (q) 0.46663 0.377568r 0.142175r2 0.0179332r3 (e)q (q) 0.41319 0.35439r 0.11988r2 0.0139r3 (f)q (q) 0.33835 0.39766r 0.139645r2 0.016709r3 式中r 为圆角半径，mm;序号(a)～(f)代表的材料强度极限 B,见表1 表1轴的材料强度极限 B 、 B （ ） MPa 序号 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 备注 B 1400 980 700 560 420 350 计算q B 1250 840 560 420 - - 计算q 若轴的材料强度极限不等于表1中的B值时，可按插入法计算。 d)弯曲疲劳的表面质量系数的拟合公式 (a) 1(抛光) (b) 0.963 0.000075B(磨削) (c) 0.974 0002575B (精车) (4) (d) 0.987 000001825B(粗车) (e) 38.4647815B 0.6442821499 (未加工) 2 扭转剪切疲劳的表面质量系数如无试验资料时，可取≈。 轴上键槽处的有效应力集中系数k(k)的拟合公式 k 1 0.001B (5) k 0.9 0.001 B f)轴肩圆角处的理论应力集中系数 ( ) 的数表程序化见子程序 和子程序 。 DKA DKB k 部件与轴过盈配合处的()值的数表程序化见子程序DKA和子程序DKB。 支反力的计算公式 轴上所受外力情况常有的可分为三类（见图1、图2、图3）： (a).k 1(见图1) RV1 Fri ?L3 QV(L3 L2 L3)M1 L2 L3 RV2 Fri QV RV1 (1) RH1 Fti ?L3 QH(L3 L2 L3) L2 L3 RH2 Ft1 RH1 QH 3 (b).k 2(见图2) RV1 Fri(L1 L2)M1 QV?L3) L2 RV2 Fri QV RV1 (2) RH1 Fti(L1 L2)QH ?L3 L2 RH2 Ft1 RH1 QH 4 (c).k 3(见图3) RV1 Fri(L2 L3)FV2 ?L3)M1M2 L1 L2L3 RV2 Fri Fr2 RV1 (3) RH1 Fti(L2 L3) Ft2 ?L3 L1 L2 L3 RH2 Ft1 RH1 Ft2 轴的弯矩计算公式 轴的弯矩计算公式简图如图4所示。现给出轴上各段的弯矩计算公式。 （a）第一段（x L1） MV1 M0 RV1?x （4） MH1 RH1 ?x 式中x为所计算的截面到轴左端点的距离， mm， M0为轴左端上的集中弯矩。 (b)第二段（L1 xL1 L2） MV2 MV1 M1 RV2(xL1) （5） MH1 MH1 RH2(xL1) 5 （c）第三段（L1 L2 x L1L2 L3 ） MV3 MV2 M2 RV2(xL1 L2) （6） MH3 MH2 RH3(xL1 L2 ) 说明： 在求K=1，2，3中的某一种情况的弯矩时，应根据轴的受力简图比较轴的弯矩计算简图（图4）做相应的外力代换。如K=3时，式（3）、（4）、（5）中的外力根据轴的受力简图（3）代换为 M0 0, RV3 FV2, RH3 Ft2, RH2 Ft1, RV2 FV1, RH1 RH1。 总弯矩M的计算公式 22 MMHiMVii=1,2,3 计算弯矩Mca的计算公式 McaM2(T)2 式中α为折算系数，赐教材第375页；T为扭矩，T9.55105P/n, 单位为N·Mpa。 确定轴的强度校核计算程序变量名 轴的强度校核计算程序变量名列于表 1中。 名称 程序变量名 公式符号 单位 备注 轴传达的功率 P P kW 轴的转速 N n r/min 实型量 齿轮齿数 Z1，Z2 z,z 2