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1、項目：傳動軸計算,能力目標：掌握傳動軸的基本直徑計算；掌握傳動軸的強度計算。 知識目標：掌握傳動軸的基本直徑計算；掌握傳動軸的強度計算。,傳動軸的計算主要包括傳動軸的基本直徑計算和強度校核兩方面內(nèi)容。 基本直徑計算按照相關的船舶規(guī)范進行。 強度校核則是計算靜載荷下的合成應力，再根據(jù)由經(jīng)驗所確定的許用安全系數(shù)來考慮動載荷的作用。,按鋼質(zhì)海船入級與建造規(guī)范計算軸的基本直徑,軸的直徑d應不小于按下式計算的值：,式中：d軸的直徑m m； F推進裝置型式系數(shù)； F95，對于渦輪推進裝置具有滑動型聯(lián)軸節(jié)的柴油機推進裝置和電力推進裝置 F100，對于所有其他型式的柴油機推進裝置 C不同軸的設計特性系數(shù)具體數(shù)
2、值見表214； ne軸傳遞的額定功率，k W； Ne軸傳遞Ne的額定轉速，r /min； b軸材料的抗拉強度。對于中間軸若800MPa時，取800MPa；對于螺旋槳軸和尾管軸若600 MPa時，取600MPa。,表214 不同軸的設計特性系數(shù),表214的說明,法蘭根部過渡圓角半徑應不小于0.08d。 至少在鍵槽及從鍵槽兩端延伸到0.2d 的長度范圍內(nèi)，C取1.10。在這個范圍以外，軸的直徑可以減至以C1.0的計算直徑。鍵槽底部橫截面的過渡圓角半徑應不小于0.0125d。 至少在孔及從孔兩邊緣延伸到0.2d的長度范圍內(nèi)，C取1.10。在這個范圍以外軸的直徑可以減至以C1.0的計算直徑。鏜孔直徑應
3、不大于0.3d。 至少在槽及從槽兩邊延伸到0.3d的長度范圍內(nèi)，C取1.2。在這個范圍以外，軸的直徑可以減至以C1的計算直徑。鍵槽長度應不大于1.4 d，寬度應不大于0.2d。 當遇到軸上有多種型式時，則其修正時，多個系數(shù)應連乘計算。 其中d為以C1.0時計算所得的值。 尾尖艙艙壁前的槳軸或尾管軸直徑可以向前逐漸減小到中間軸直徑； 螺旋槳軸在從螺旋槳槳轂前面到尾管后軸承前端軸段的直徑應不小于按照C取1.22或1.26計算所得數(shù)值，如果這部分軸段長度小于規(guī)定直徑的2.5倍，則符合規(guī)定直徑的軸段應由尾管后軸承前端向前延伸，使具有規(guī)定直徑軸段的長度不小于規(guī)定直徑的2.5倍。,按內(nèi)河鋼質(zhì)船舶入級與建造
4、規(guī)范計算軸的基本直徑,軸的直徑d應不小于按下式計算的值：,式中：d軸的直徑m m； K不同軸的設計特性系數(shù),按表259 (1)、(2)選取； ne軸傳遞的額定功率，k W； Ne軸傳遞Ne的額定轉速，r /min； b軸材料的抗拉強度。對于中間軸，若800MPa時，取800MPa；對于螺旋槳軸和尾管軸，若600MPa時，取600MPa。,,表215（1）用于中間軸、推力軸的K值,注： 在鍵槽底部橫截面處的圓角半徑不得小于0.0125d。 孔徑應不大于0.3d。 縱向槽的長度應不大于1.4d；寬度應不大于0.2d。 距鍵槽端、橫孔邊緣0.2d長度以及距縱向槽道端0.3d長度以后的軸及推力軸在距推
5、力環(huán)長度等于推力軸直徑以外的軸徑可以逐漸減少到以K1算得的直徑。,表215（2）用于螺旋槳軸的K值,注： 軸直徑可逐漸減小到按公式計算的中間軸直徑。,傳動軸的強度校核,傳動軸在工作時，同時受到扭轉、彎曲和壓縮三種負荷，不僅承受靜載荷，而且還有附加動載荷作用，受力情況很復雜，目前普遍采用的傳動軸強度校核方法，是在按規(guī)范計算出傳動軸基本軸徑的基礎上計算靜載荷下的合成應力，再根據(jù)由經(jīng)驗所確定的許用安全系數(shù)（見表217）來考慮動載荷的作用，是一種近似計算方法。,許用安全系數(shù)的確定,許用安全系數(shù)的確定主要考慮下面幾個問題： 軸的負荷情況：螺旋槳軸的工作條件惡劣，受力情況復雜而且與海水接觸，安全系數(shù)應取大
6、些；剛性連接的傳動軸受到主機交變扭矩負荷，材料易疲勞，其安全系數(shù)應比柔性連接的傳動軸要大些。 材料的特性：如選擇合金鋼，其安全系數(shù)比碳鋼要高， 船型：軍用船舶的軸徑是按照最大負荷進行計算的，但是實際上軍用船舶多在較輕負荷下航行，為了減輕軸系重量，軍用船舶多采用許用應力大的材料和較小的許用安全系數(shù)。,中間軸的強度校核,將軸看成一根自由放置在兩支點上的等截面的簡支梁，其所受的外力為轉矩、推力T、自重q和集中載荷G（G為聯(lián)軸節(jié)重量）。 由主機扭矩引起的剪應力=Mt/Ww N/ m 式中：Mt主機最大功率時扭矩 ； Mt=9550 Pmax/nmax i N/ m 式中：Pmax傳遞的最大功率，K
7、W； nmax最大功率時的轉速，r/min； i減速箱的減速比； 減速箱的傳動效率； Ww中間軸抗扭截面模數(shù)：Ww=dz3（1-m4）/16 式中：dz中間軸直徑cm ； m中空系數(shù)：m= do / dz do中孔直徑cm,,由中間軸重量所產(chǎn)生的彎曲應力： w =Mw/Ww N/ cm 式中： Mw：由中間軸本身及其法蘭重量所產(chǎn)生的最大彎矩（最大彎矩可以用力矩分配法計算，也可以用工程力學的方法計算） ； Ww：中間軸抗彎截面模數(shù) ：Ww=dz3（1-m4）/32 式中：dz中間軸直徑cm ； m中空系數(shù)：m= do / dz do中孔直徑cm
8、,由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓縮應力 ： y = T /Fw N/ cm 式中： T：螺旋槳最大推力，N； Fw ：中間軸截面積， cm 由安裝誤差引起的彎曲應力附加應力： 按經(jīng)驗選取， w1 =1471.52943 N/,合成應力： H = (w + y + w1)2+32 安全系數(shù)：其安全系數(shù)應滿足下式要求： 按經(jīng)驗選取， k=s /H k 式中：s材料屈服強度； H 傳動軸合成應力； k 許用安全系數(shù)。,螺旋槳軸的強度校核,由主機扭矩引起的剪應力； 由螺旋槳推力產(chǎn)生的壓應力y； 合成應力H = （y 2+32） 式中： 彎曲應力系數(shù)，1.021.06 安全系數(shù)：其安全系數(shù)應滿足下
9、式要求： 按經(jīng)驗選取， k=s /H k 式中：s材料屈服強度； H 傳動軸合成應力； k 許用安全系數(shù)。,,轉矩作用下的軸扭轉角度的校核計算,傳動軸所發(fā)生的扭轉角度： =18000Mt/IpG N/ m 式中：Mt傳動軸最大扭矩 ； G傳動軸材料的剪切彈性模數(shù)，N/cm2 Ip 傳動軸的截面慣性矩 ， cm4 Ip =d3（1-m4）/32 式中：d軸直徑cm ； m中空系數(shù)：m= do / dz do中孔直徑cm,,校核要求:= 式中： 為最大許用扭轉角度，大型船舶為0.45/cm，一般小型船舶為2.5 /cm 。,,鍵強度校核,對于完全用鍵來傳遞扭矩時，則鍵受剪切的有效截面積應符合下式規(guī)定，且鍵材料的抗拉強度應等于或大于軸材料的抗拉強度。 BLd3 /2.35 dm 式中：B鍵的寬度，mm； L鍵的有效長度，mm； d計算的中間軸直徑，mm； dm在鍵中部處的軸直徑，mm。 螺旋槳 聯(lián)軸節(jié)鍵2.6,,課堂小結,系數(shù)和單位的重要性,
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