第十五章  轴

15.3  轴径的初步估算

在进行轴的结构设计之前，由于载荷和支反力的作用点均未知，所以只能对轴的最小直径进行初步估算，以便相应地拟定出其它部位的直径。

15.3.1  按转矩估算轴径

对于只传递转矩的圆截面实心轴，其强度条件为

                                    (15-1)

式中 为轴的扭剪应力，N/ ； 为转矩，N·mm； 为传递的功率，kW； 为轴的转速，r／min； 为轴的抗扭截面系数，mm³； 为轴的直径， ； 为材料的许用扭剪应力， 。

　　 用上式计算既传递转矩又承受弯矩的转轴时，必须把许用扭剪应力 适当降低，以补偿弯矩对轴的影响。将降低后的许用应力代入上式并整理，即得轴的直径的设计公式

                           (15-2)

式中 为决定乎材料和承载情况的常数。

上式计算出的轴的直径一般作为轴的最小直径。当轴在该处开有键槽时，应增大轴径，以补偿键槽对轴的强度的削弱。有一个键槽时，轴径增大4％，两个键槽时，轴径增大7％。

15.3.2  类比法确定轴径

　　 类比法是根据实际经验，参照同类机械或部件，以轴所传递的功率、转速和轴的材料等因素进行对比来确定轴径。

　　 设已知参照轴的直径 、传递功率 和转速 及待设计轴的传递功率 和转速 ，若材料相同，载荷情况相似，由式(15—2)可得待设计轴的直径 为

                                             (15-3)

此外，轴的直径也可按经验公式近似估算。例如在一般减速器中，高速输入轴的直径d₂和与其相联的电动机轴的直径 的关系为 ；各级低速轴的直径d与同级齿轮中心距 的关系为 。