理论教育 如何提高轴的强度和刚度?

如何提高轴的强度和刚度?

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:提高轴强度和刚度的措施图7-7轴上零件的两种布置方案②改进轴上零件的结构,减小轴的载荷。例如,图7-8中轮毂较长,轴的弯矩较大,若将轮毂改成如图7-8所示的结构,不仅可以减小轴的弯矩,提高轴的强度和刚度,而且能得到良好的轴孔配合。表面粗糙度和表面强化处理方法对轴的疲劳强度有较大的影响。减小轴的表面粗糙度值,尤其是对于应力集中非常敏感的优质高强度合金钢,能发挥其抗疲劳性能。

如何提高轴的强度和刚度?

①合理布置轴上零件,减小轴上的载荷。例如,按图7-7(a)所示布置,轴所受最大转矩为T1+T2,如改为图7-7(b)所示的布置方案,则轴所受最大转矩仅为T1(T1>T2)。故后者较为合理。

提高轴强度和刚度的措施

图7-7 轴上零件的两种布置方案

②改进轴上零件的结构,减小轴的载荷。例如,图7-8(a)中轮毂较长,轴的弯矩较大,若将轮毂改成如图7-8(b)所示的结构,不仅可以减小轴的弯矩,提高轴的强度和刚度,而且能得到良好的轴孔配合。

又如图7-9所示起重卷筒的两种方案中,图7-9(a)所示的结构是大齿轮和卷筒连接成一体,转矩经大齿轮直接传给卷筒,这样卷筒轴只受弯矩而不传递转矩,起重同样载荷(W)的重物时,轴的直径可小于图7-9(b)所示结构中轴的直径,故图7-9(a)所示结构较为合理。

图7-8 轮毂的两种结构方案

图7-9 起重卷筒的两种结构方案

③改进轴的结构,减小应力集中。零件截面尺寸发生突然变化的部位,都会引起应力集中,为减小应力集中,对阶梯轴来讲,相邻轴段直径不宜相差太大,在截面尺寸变化处宜采用较大的过渡圆角,若圆角半径受到限制(如靠轴肩定位滚动轴承内圈圆角较小),可以改用凹切圆角、过渡肩环和减载槽等结构,如图7-10所示。(www.daowen.com)

图7-10 减小圆角应力集中的结构

当轴与轮毂为过盈配合时,配合边缘处会产生较大的应力集中[图7-11(a)],为减小应力集中,可在轮毂或轴上开卸载槽[图7-11(b)和图7-11(c)],或者加大配合部分的直径[图7-11(d)]。

图7-11 减小过盈配合边缘处应力集中的结构

(a)过盈配合处的应力集中;(b)轮毂上开卸载槽;(c)轴上开卸载槽;(d)加大配合部分的直径

另外,要尽量避免在轴上(特别是应力大的部位)开横孔、凹槽或切口。

④改进轴的表面质量,提高轴的疲劳强度。表面粗糙度和表面强化处理方法对轴的疲劳强度有较大的影响。减小轴的表面粗糙度值,尤其是对于应力集中非常敏感的优质高强度合金钢,能发挥其抗疲劳性能。此外,常采用表面强化(如辗压、喷丸、碳氮共渗、氮化、高频或火焰表面淬火等)的方法来提高轴的承载能力。

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