表5130 螺紋、 花键、横孔处及配合的边缘处的有效应力集中系数 键 螟纹 K H7/k6 H7/h6 (K=1) /MPa A型/F型/An!K 矩形 渐厂 K。k,K,KK, 线形 =005-0.15=0.15-025-0.05-0.25 4001.451.511.301.201.352.101.40 2s1551.s+.231:31.1 5001.781.641.38|1.37|1.452251.431.95 1.75 752.301.691.721.361.491.23 6001.%|1.761.461.541.5512.351.462. 802.521.821.89:1.461.64|1.31 7002.201.891541.711.602451.492 802.73,1.9612.05|1.561.771.40 8002.32|2.0n1.621.881.65|2.551.522. 1852.%62.02.221.651.92;1.49 902.472.14169:2051.x2651.5}2.15 1.903.182.222.341.76:2081.57 ∞o2.612.26|1.m12.2|1.n|2.70.8:!2 1.903412.362.561.862.221.6 20292.501.9212.391.752801.60|2.30 3872622w2.052.5183 注:1.滚动轴承与轴的配合按H7/龀合选择系数 2.妫杆螺旋根部有效应力集中系数可取K=2.3-2.5;K,=1.7-1.9 表5-1-31 因角处的有效应力集中系数 〔b K ME 40506 6007080090010001200400500600700800900100120 1.361.381.401.411431.451.41.26:1.281.291.291.30 0na141141471.41.2|1s1.1231.351361x71.371.31.y142 03 51.631.671.711 1.401.421441.45:1.471.481.52 0051.541.591.641.6011.731.71.831931.421.431441.461.471.501.511.54 101.381.441.01.55{1.61 0.011.51.541.571.3102}1641.671.21.371:91.40.421.431.4411.461.47 0.021.761.811.861.9 12.2.61.31.51.s 821.881.941.992.05:2.112.231.521.541.571.591.61.641.51.7 0510|1.xf1.lsis012a2091s01.s31.71y12,,6s|1614 0011.86 122.211.541.571.591.611.641661681 0.021.901.96}222.082.132.192.22.371.59162|1.661.691.72:1.7511.791.‰ 0031.891962032.102.16223 2441.611.65}1.681.721.741.7 a02022|2122824|2920221824201232424 10 02202.162.232.302.382.452.52
5-26 表5-132 环檀处的有效应力集中系数 gb/MPa 系数 2.3 1.84 1.89 2.06 2.11 2.22 0.03 1.7 0.05 2.04 0.10 1.52 .59 1.73 0.01 2.15 O2 2.17 2.23 0.03 91 203 2.08 2.14 2.19 0.05 1.91 I. 7 2.0 0,0H 2.29 2.50 2.56 0,02 2.18 2.25 2.32 2.16 0.01 2.56 2.73 2.90 3.U7 2.35 2.42 2.63 0.01 0.02 .77 2.03 任何比值0.03 .52 0.05 .63 .10 1.20 1.26 1.28 1.31 表5-1-33 钢的平均应力折算系数v。及v,值 应力种类 抛光 磨光 车削 热轧 锻遣 0.50 0.215 14 拉压 0.41 0.18 f'r 0.33 0.21 0.1 表5-1-34 绝对尺寸影响系数E、8r 直径4/mm>20~30>30-40>40-50}>50~60>60-70>70-80>80-10>10)-120|>120-150>150-500 0.81 0.73 0.60 合金钢0.830.770730.700.680.66 ,各种钢0.89081 0.76 0.72 0.70
5·27 表5135 表面有防腐层轴的表面状态系数阝 材 料 衣面处理方法|表层厚度/m腐蚀介质试验应力撰环数N及转速 电镀铬或 3cNa(1溶液 路=1500 0.8~0.95 (0.3%-0.5‰C) =2x14,n=2200 滚子滚厂 N=10,n-5 淡水 渗氮 N÷103-10° 2-I4 (ab=700~1200N/mm2) 注:1.袤中数据为小直径(d=8~10mm)试样的试验数据。 2.电镀铬和镍的轴,在空气中的疲劳极限将降低,=0.65-0.9 表5-1-36 不同表面粗糙度的表面质量系数尸 加I:方法 轴表面粗糙度/mn 80X 200 磨削 R,0.4~02 R。3.2~0.8 95 0 0.85 0.8Q 未加工的面 0.75 0.65 0 表5-1-3 各种腐蚀情况的表面质量系数B 抗拉强度a/MPa 作条件 I0011001200 3O0 淡水中,有应力集中10.70.630.560 0.460.430.40 380.360.35 C33 淡水中,尤应力集中 海水中,有应力集中 0.580 0.440.370.330.280.250.230.210.200y 海水中,无应力集中0.370 0.260230210.180.160.1410.130.120.2 表5-138 各种强化方法的表面质量系数β 部强度 强化方法 低应力集中的轴 高应力集山的轴 光 K。≥1.R-2 1.5-1.7 高频淬火 1.6-1.7 2.4-2.8 00 1.3-1.5 900~1200 1.1~1.25 1.5-1.7 1.7-2.l 1.8-2.0 1.4~15 喷丸硬化 600~1500 1.1.25 L.5-1.6 滚子滚压 600~1500 I.3-1.5 」.6-2.0 注:1.高频淬火系根据直径为10~20mm,淬硬层厚度为(005~0.20)d的试件实验求得的数据;对大尺寸然试什强化系数 的值会有某些降低 2.氮化尽厚度为0,01d时用小值;在(0.D3~0.04)d时用大值 3.喷丸硬化系根据8~-40mm的试件求得的数据。喷丸速度低时用小偵;速度高时用大倌 4.滚子滚压系根据17-130mm的试件求得的数据
5-28 1,4.2静强度安全系数校核 本方法的目的是校验轴对塑性变形的抵抗能力,即校核危险截面的静强度安全系数。轴的静强度是根据轴上 作用的最大瞬时载衠(包括动载荷和冲击载荷)来计算的。一般,对于没有特殊安仝保护装置的传动,最人瞬吋 载荷可按电机最大过载能力确定。危险截面应是受力较大、截面较小即静应力较大的若干截面。校核公式见表 表5-1-39 危险截面安全系数S2的校核公式 S5, S 2c2“步 公 式 S——只考虑弯齜时的安全系数 ---材料的拉伸屏服点,见表5-1 S,—只考虑扭转时的安全系数 r,—材料的机转屈服点,般取r,≈(0.55 轴危险截面的抗弯和抗扭截面投数,见衷5-1 0.62)a 7~表5129,cm Mn、T灬——轴危险戴面上的最大弯!和最大扭矩 静强度的许用安全系数,见表5-1-40,如轴的 橫坏会引起严重事故,该值应适当加大 表5-140 静强度的许用安全系数S 0.45-0.55 0.55-0.7 0.7-0.9 铸造轴 1.2~1.5 l.4~1,8 .7-2.2 1.6-2 如最大载荷只能近似求得及应力无法准确汁算时,上述S之值应增大20%~50%。 如果校核计算结果表明安全系数太低,可通过增大轴径尺寸及改用较好的材料等措施,以提高轴的静强度安 全系数 1.5轴的刚度校核 轴在载荷的作用下会产生弯曲和扭转变形,当这些变形超过某个允许值时,会使机器的零部件工作状况恶 化,甚至使机器无法正常工作,故对精密机器的传动和对刚度要求高的轴 行刚度校核,以保证轴的正常工 作。轴的刚度分为扭转刚度和弯曲刚度两种,前者是用转角中来度量,后者以挠度y和偏转角来度 15.1轴的扭转刚度 轴的扭转刚度校核是计算轴的在工作时的扭转变形量,是用每米轴长的扭转角中度量的。轴的扭转变形要 影响机器的性能和工作精度,如内燃机凸轮轴的扭转角过大,会影响气门的正确启闭时间;龙门式起重机运行机 构传动轴的扭转角会影响驱动轮的同步性;对有发生扭转振动危险的轴以及操纵系统中的轴,都需具有较大的扭 转刚度。轴的扭转角中的计算公式列于表5-141,每米轴长允许的扭转角按表5120注2选择 表51-41 圆轴扭转角φ的计算公式 轴的类型 光轴 =7307 中=7350 d“(1-a4) 阶梯轴 d d(1-a4)
续表 轴的类耳 说明T—轴所传递的转矩,N·m d-轴的自径,nm t轴受竹用部分的长度.rm 心轴内华,mm a—节心抽的内径d1(或d)与外径d(或d)之北 ld,、d1-第t段轴的长度,直径,心轴内径,mm 第:没轴院受捏知 本表公式逼川于剪切弹性积量C=79.4CPa的钢轴 1.5,2轴的弯曲刚度 轴在受载的情况下会产什弯曲变形,过大的弯此变形也会影啊轴上零件的正常二作,对F作要求高的精密 机械如机休等,如安装齿轮的轴,会因轴的变形影响齿轮的啮合止确性及丁作平稳性:轴的偏转角0会使滚动轴 承的内外餍相互倾,如偏转角超过滚动轴承的允许的转角,就显著降低滚动轴承的寿命;会使滑动轴承所受的 压力集中在轴承的侧.使轴径和轴承发生边缘接触,加创蘑损和导致胶合;轴的变形还会使高速轴回转时宀生 振动和噪宫,彯响机器的正常工作。又如机床的进给机构中的轴,过大的曲变形将使运动部件宀爬行.不能 均匀进给,影响加工质量:对传动精度有严格要求的机味(如齿轮机床、嫘纹机床刻线視等),轴的过大的扭 转变形会严重影响机床的工作精度。在电机中、轴的过大挠度会改变电机转」和定间的间隙、使电机性能 恶化 因此,对于精密机器的轴进行弯曲刚度的校核,它用弯曲变形时所产生的挠度和偏转角米度时轴的弯曲 变形的精确计算较复杂,除受载荷的影响外,轴承以及各种轴上零件刚度,轴的局部削弱等因素对轴的变形都有 影硐 光轴的挠度和偏转角一般按双支点梁计算、计算公式列于表5-1-4.对于阶梯轴,可近似按当直径为d 的光轴计算:d、值按表5-1-43所列公式计算。按当厭直径法计算阶梯轴的挠度y与偏转角θ时,误差叮能达到 20%:所以刈于十分重要的轴应采用更准确的计算法,详见材料力学 在计算有过盈配合轴段的挠度时,应将该轴段与轮穀当作一藥体来考虑,即取轴上零件轮毅的外径作为轴的 径 如果轴上作用的载荷不在同·平面内,则应将载荷分解为两五相垂直平而上的分量,分别计算出两个平面内 各截面的挠度(,y,)和偏转角(0、6,),然后用儿何法相加(即y=√,2+y2.6=√的+B)。如果在同 一平面内作用有几个载荷,其任ˉ截闻的挠度和偏转角等于各载荷分别作用时该截面的挠度和偏转角的代数和 (即 般机中轴的允许挠度yp及偏转角,可按表5-142选取 表51-42 轴的允许挠度y及偏转角6。 yr B/red 般用途的轴 滑动轴承处 f、=001 金属切削杭床丰轴 向心球轴承处 0.x(.(5 向心球而轴乐处 05 安装齿轮处 yp=(0.010.03)m 呙柱滚」轴承处 .0.X2 安装蜗轮处 p=(0.m2~0.05}m 圆锥滚子轴承处 .=D.K6 法面及端而模数 安装齿轮处 6.=0.00-0.O2 表51-43 阶梯轴的当量直径d,计算公式 /mn 位置(参见表5-44简图) 载荷作用于支点间时 载荷杼用于外伸螗困 d、计算公式