轴类零件设计与强度校核方案

轴类零件的设计包括轴的结构设计及轴的强度校核两方面的内容。

轴结构的确定主要包括轴的径向尺寸和长度尺寸的确定，并根据轴上零件的安装、定位以及轴的制造工艺等方面的要求，合理地选择轴的结构形式和其他尺寸。

轴的强度校核是为了防止轴的断裂或塑性变形。

一、轴的径向尺寸的确定

轴在进行结构设计之前，轴承间的距离尚未确定，还不知道支承反力的作用点，不能确定弯矩的大小及分布情况，所以设计时只能先按转矩或用类比法、经验法来初步估算轴的直径（这样求出的直径，只能作为仅受转矩的那一段轴的最小直径），并以此为基础进行轴的结构设计，定出轴的全部几何尺寸，最后校核轴的强度。

初步计算轴的最小直径的强度条件为

式中：T——工作转矩（N·mm）；

P——轴传递的功率（kW）；

n——轴的转速（r／min）；

A——随材料而定的系数，其值见表4－1－3，当轴上弯矩较小时，取较小值，反之则取较大值；(www.xing528.com)

［τ］——考虑弯曲影响后的材料许用扭转剪应力（MPa），其值如表4－1－3所示。

表4－1－3　常用材料的［τ］和A值

若计算的截面上有键槽，直径要适当增大，一个键槽时轴径增大4%～5%；若同一截面上有两个键槽，轴径增大7%～10%，然后按表4－1－4圆整至标准直径。

表4－1－4　轴的标准直径系列

提示：

（1）最小直径确定后，再按照轴上零件的装配方案和定位要求，逐一确定各段轴的直径。

（2）有配合要求的轴段，应尽量采用标准直径。安装标准件部位的轴径，应取相应的标准值及所配合的公差。

二、轴段长度尺寸的确定

确定各轴段长度时，应尽可能使结构紧凑，同时还要保证零件所需的装配或调整空间。轴的各段长度主要是根据各零件与轴配合的轴向尺寸和相邻零件间必要的间隙来确定的。为了保证轴上零件定位可靠，与齿轮和联轴器等零件配合部分的轴段长度要比轮毂长度短2～3mm。