理论教育 如何计算轴的弯曲刚度?

如何计算轴的弯曲刚度?

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:轴的弯曲变形除与作用载荷的大小和分布、支承的情况有关外,还与轴承和机座的刚度、轴上配合零件的刚度以及轴本身的局部削弱等因素有关。因此,要精确计算弯曲刚度较为复杂。轴的变形计算方法较多,以下仅介绍当量直径法。表4-29 轴的挠度y和偏转角θ计算公式对一般用途的轴,按表4-28,[y]=l=0.041~0.069mm。深沟球轴承处[θ]≤0.005,可见此轴的挠度与偏转角均在许用值内,刚度足够。

如何计算轴的弯曲刚度?

轴的弯曲变形除与作用载荷的大小和分布、支承的情况有关外,还与轴承和机座的刚度、轴上配合零件的刚度以及轴本身的局部削弱等因素有关。因此,要精确计算弯曲刚度较为复杂。轴的变形计算方法较多,以下仅介绍当量直径法。

这种计算方法比较简便,但计算精确度不太高。计算时,对轴上有过盈配合零件的轴段,以零件外径(齿轮为分度圆直径)作为计算直径,如为轮毂,则取轮毂直径为该段轴的计算直径,花键轴以平均直径为计算直径。当量直径de的计算式为

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式中 di——阶梯轴第i轴段的直径(mm);

li——阶梯轴第i轴段的长度(mm)。

对于应用比较广泛的两支承轴,在任意截面上的偏转角θ和挠度y的计算公式列于表4-29。当轴上有几处同时有载荷作用时,则应根据载荷作用在支承间或悬臂端分别用式(4-8)求出相应的当量直径,然后用表4-29中公式分别计算各载荷产生的挠度和偏转角,再用叠加法求总的挠度和偏转角。

【例4-2】 已知图4-12所示转轴的结构形状和尺寸以及轴所受的作用力,试按当量直径法求作用力处CB点的挠度和支承D处及力作用点B处的偏转角。轴材料的弹性模量E=2.15×105MPa。

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图4-12 轴弯曲变形计算用图

解:

(1)求当量直径

作用力F1

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作用力F2处(www.daowen.com)

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(2)求当量轴的截面惯性矩

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(3)计算截面BD处的偏转角

由表4-29中公式

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(4)计算截面CB处的挠度

由表4-29中公式

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对一般用途的轴,按表4-28,[y]=(0.0003~0.0005)l=0.041~0.069mm。深沟球轴承处[θ]≤0.005,可见此轴的挠度与偏转角均在许用值内,刚度足够。

表4-29 轴的挠度y和偏转角θ计算公式

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注:1.挠度yy轴线方向相同时为正,反之为负,如只需确定绝对值,则可不必考虑正负号。

2.支承处的偏转角θ,当挠度yx增大时为正,反之为负。

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