轴在线计算在线校核

轴的计算与校核
轴选用的材料 [τ](Mpa)
第一步,根据负载算出最小传动轴径(3选1)
1.当直连回转体负载时 T=J*α
负载参数 单位 输入与计算 备注
转动惯量J kg.m² SW中查惯性张量
正常转速n r/min
电机启动时间t s 参考表1
转动加速度α rad/s² α=△ω/△t
=2π*n/60/t
所需转矩T Nmm
最小计算轴径 mm
2.当带传动、链传动、齿轮齿条、卷扬机构等负载力时 T=F*L
负载参数 单位 输入与计算 备注
负载力F N
力臂L mm
所需转矩T Nmm
最小计算轴径 mm
3.当已知轴传递功率和轴转速时 T=9549P/n,只需校核刚度
电机与负载参数 单位 输入与计算 备注
轴传递功率 Kw 电机功率*效率
轴转速n r/min
转矩T Nmm
最小计算轴径 mm
第二步,轴扭转强度校核(2选1)
1.已知电机功率和轴转速时
电机与轴参数 单位 输入与计算 备注
电机功率P KW
轴转速n r/min
最小设计轴径d mm
直驱输出力矩T N.M 必须>负载所需T
扭转剪应力τ Mpa
数据判断
2.已知减速机输出转矩时
减速机与轴参数 单位 输入与计算 备注
最小设计轴径d mm
减速机输出力矩T N.M 查表,必须>负载T
扭转剪应力τ Mpa
数据判断
第三步,轴刚度校核
轴参数 单位 输入与计算 备注
轴传递的扭矩 N.mm
最小设计轴径d mm
切变模量G Gpa 参考表三
极惯性矩Ip mm4
刚度φ °/m 和表四对比
计算
说明: 对于受扭转轴的校核分为扭转强度校核和刚度校核
1,扭转强度校核公式:τ=T/Wt≤[τ] 其中τ的量纲Mpa(N/mm²),T=Mn为转矩,量纲N.mm,Wt为扭转截面系数,量纲mm³,可查询机械设计手册第5版3-105或通过以下公式计算得到: 实心轴:Wt=πd³/16;空心轴:Wt=π(D4-d4)/(16*D)
2,刚度校核校核公式:φ=(180/π)*T/(G*Ip)≤[φ] 其中G*Ip为扭转刚度,G为切变模量是量纲为GPa的常量,碳钢均为81GPa(81KN/mm²),Ip为极惯性矩,通过CAD或SW草图模块画出截面可以查询到,量纲为mm^4,也可通过公示计算 实心轴:Ip=πd4/32;空心轴:Ip=π(D4-d4)/32
参考:
《材料力学—第4版》——刘鸿文 《机械设计手册——第五版》——成大先
表一:电机启动时间t 表二:许用扭转强度[τ]
电机种类 t(s) 材料牌号 [τ](Mpa)
伺服(0.05~0.2) 0.1 20,Q235 20
步进(0.1~0.3) 0.2 30 25
普通异步 0.5 35,Q275 30
重载 ≥1 321(Cr18Ni9Ti) 30
45 40
表三:材料切变模量G 40Cr,42SiMn 52
材料 G(GPa) 35SiMn,38CrMnMo 52
碳钢 79 420(2Cr13/3Cr13) 52
合金钢,不锈钢 79.4
灰口铸铁,白口铸铁 44 表四:许用扭转刚度[φ]经验
球墨铸铁 73~76 传动精度要求 [φ](°/m)
纯铜,锰青铜 39 精密传动 0.25~0.5
黄铜,铝青铜 41 一般传动 0.5~1
铝合金 26 要求不高的轴 ≥1
扎制铝 24~26
木材 0.5
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