分馬力電機的結(jié)構(gòu)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-01-09 14:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 、 35SiMn、 42SiMn 40MnB、 38SiMnMo、 3Cr13 τ /MPa 1525 2035 2545 3555 A 149126 135112 126103 11297 按表 取值 ,初步取 A126,則軸的最小直徑 d ?, d??軸端直徑 ,mm T??軸所傳遞的扭矩 , T9550 P??軸所傳遞的功率 ,kW N??軸的工作轉(zhuǎn)速 ,在此本設(shè)計取電機的額定轉(zhuǎn)速 τ ??許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 ,MPa,按表一取值 A??系數(shù) ,按表 取值 即軸的最小直徑部分應(yīng)不小于 。 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 以下均為從非軸伸端到軸伸端開始計算 : 1. 第一段軸的選擇 由于第一段軸上裝有標(biāo)準(zhǔn)件 軸承 ,本次設(shè)計之電機為水泵電機 ,故由其工作方式可知 ,電機的轉(zhuǎn)軸主要承受徑向力 ,軸向力非常的小 ,通?？梢院雎?,可選擇開式深溝球軸承 ,預(yù)選軸承為 :深溝球軸承 NSK 6201,其主要尺寸為d12,D32,B10,與軸采用過渡配合。由 于該段通過壓裝裝有散熱風(fēng)扇 ,所以其尺寸b1?10。 圖 NSK 6201 深溝球軸承結(jié)構(gòu)圖 為了防止軸承內(nèi)圈與軸在機器運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生不應(yīng)有的相對滑動 ,必須選擇正確的配合。通常軸與內(nèi)圈采用適當(dāng)?shù)木o配合是防止軸與內(nèi)圈相對滑動的最簡單而有效的方法 ,特別是對于軸承的薄壁套圈 ,采用適當(dāng)?shù)木o配合可使軸承套圈在運轉(zhuǎn)時受力均勻 ,以致軸承的承載能力得到充分的發(fā)揮。但是軸承的配合又不能太緊 ,因內(nèi)圈的彈性膨脹和外圈的收縮而使軸承徑向游隙減小以至完全消除 ,從而影響正常運轉(zhuǎn)。 有查表可得 ,《機械設(shè)計手冊》表 7220,對于泵電機的軸與軸承的配合采用 j5 或 js5。 根據(jù)所選軸承 6201,故取軸第一段的直徑為 d112j5,b130。 2. 第二段軸的選擇 這段軸為非定位軸肩 ,非定位軸肩是為了加工和裝配方便而設(shè)置的 ,其高度沒有嚴(yán)格的規(guī)定。 根據(jù)電磁計算 ,轉(zhuǎn)子疊厚為 89mm,考慮到電機的安裝尺寸以及散熱 ,軸需要加長。 故取 , 3. 第三段軸的設(shè)計 該段軸的軸肩為定位軸肩 ,一般取定位軸肩高度為 ?,其中 ,d 為與零件相配處的軸徑 ,此處 ,。 第三段軸的直徑為 d3?d2+~+2** 考慮到安全高度和安裝尺寸 ,取 b343 因此取 d315,b343。 4. 第四段軸的設(shè)計 該段軸上裝有標(biāo)準(zhǔn)件 軸承 ,由于該段軸接近軸伸端 ,即承受載荷大 ,故預(yù)選軸承為 :深溝球軸承 NSK 6202,d15,D35,B11。故選擇 d415j5,b411,軸與軸承之間采用過渡配合。 5. 伸出軸的設(shè)計 該段根據(jù)客戶需求而定 ,軸總長為 ,本次設(shè)計取螺紋軸 M12,L17。光軸通過尺寸鏈來計算。 6. 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 2*45176。 ,各軸肩圓角半徑見附圖。 求軸上的載荷 T9550P/n9550*559/ 軸的校核 1. 精確強度校核 軸強度的精確校核是在軸的結(jié)構(gòu)及尺寸確定后進(jìn)行的 ,通常采用安全系數(shù)校核。軸的安全系數(shù)校核計算包括兩個方面 :疲勞強度安全系數(shù)和靜強度安全系數(shù)校核 疲勞強度安全系數(shù)校核 軸的疲 勞強度是根據(jù)長期作用在軸上的最大變載荷來計算的 ,危險截面應(yīng)是受力較大、截面較小及應(yīng)力集中較嚴(yán)重的即實際應(yīng)力較大的若干個截面。 危險截面安全系數(shù) S 的校核 S≥ S 其中 S,S S??只考慮彎矩作用時的安全系數(shù) S??按疲勞強度計算的許用安全系數(shù) ,查表得 ??對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限 ,MPa,查表得 270 ??對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限 ,MPa,查表得 155 、 ??彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù) , β ??表面質(zhì)量系數(shù) ,查表 得β S??只考慮扭矩作用時的安全系數(shù) ε、ε ??彎曲和扭轉(zhuǎn)時的尺寸影響系數(shù) ,ε ε 、 ??材料拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù) , 、 ??彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 ,MPa, 、 ??扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力 ,MPa, 圖 彎矩的計算示意圖 有彎矩示意圖可得 代入數(shù)據(jù)計算得 : 由于 載荷較確定 ,故選擇需用安全系數(shù)為 ,計算可知 ≥ ,即疲勞強度安全系數(shù)合格。 靜強度安全系數(shù) S 其中 S,S S??只考慮彎曲時的安全系數(shù) S??只考慮扭轉(zhuǎn)時的安全系數(shù) Z、 Z??軸危險截面的抗彎和抗扭截面模數(shù) , S??靜強度的許用安全系數(shù) , ??材料的拉伸屈服點 ,360 τ ??材料的扭轉(zhuǎn)屈服點 ,τ 216 M、 T??軸危險截面上的最大彎矩和最大扭矩 ,最大扭矩可由經(jīng)驗值取得為?2 T 所使用 值得選取見后表。 代入數(shù)據(jù)計算得 : ≥ 即靜強度安全系數(shù)符合安全規(guī)定。 軸的剛度校核 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核是計算軸的在工作時的扭轉(zhuǎn)變形量 ,是用每米軸長的扭轉(zhuǎn)角度Φ來度量的。本次設(shè)計的軸為階梯實心軸 ,為一般的傳動 ,按經(jīng)驗值取Ф~1176。 /m 。 Ф T??軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 ,N?m ??軸受扭矩作用部分的長度 ,mm 、 d??第 i 段軸的長度、直徑、空心軸內(nèi)徑 ,mm T??第 i 段軸所受扭矩 ,N?m 分析各段軸可 知 ,將軸分為 Ф (++++++) 176。 其剛度符合標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述 ,該軸符合所需之要求。 式中的數(shù)據(jù)選擇可參考如表 至表 所示 ,并結(jié)合實際之情況選擇。 表 軸的常用材料及其主要力學(xué)性能 材料牌號 熱處理 毛坯直徑 /mm 硬度 HB 抗拉強度 屈服點 彎曲疲勞極限 扭轉(zhuǎn)疲勞極限 MPa 45 正火 25 ≤ 241 610 360 260 150 正火 回火 ≤ 100 100~300 300~500 500~750 170~217 162~217 156~217 600 580 560 540 300 290 280 270 240 235 225 215 140 135 130 125 調(diào)質(zhì) ≤ 200 217~255 650 360 270 155 表 應(yīng)力幅及平均應(yīng)力計算公式 循環(huán)特性 應(yīng)力名稱 彎曲應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 對稱循環(huán) 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 脈動循環(huán) 應(yīng)力幅 平均應(yīng)力 說明 M、 T??軸危險截面上的彎矩和扭矩 ,N?m Z、 Z??軸危險截面的抗彎和抗扭的截面系數(shù) ,cm,對于實心軸有 Z,Z 表 許用安全系數(shù) 條件 S 材料的力學(xué)性能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 (或有實驗數(shù)據(jù) ),加工質(zhì)量能滿足設(shè)計要求 載荷確定精確 ,應(yīng)力計算準(zhǔn)確 載荷確定不夠精確 ,應(yīng)力計算較近似 載荷確定不精確 ,應(yīng)力計算叫粗略或軸徑較大 (d200mm) 脆性材料制造的軸 ~ ~ ~ ~3 表 鋼的平均應(yīng)力折算系數(shù)及值 應(yīng)力種類 系數(shù) 表面狀態(tài) 拋光 磨光 車削 熱軋 鍛造 彎曲 拉壓 扭轉(zhuǎn) 表 絕對尺寸影響系數(shù)、 直徑 d/mm 20~30 30~40 40~50 50~60 碳鋼 合金鋼 各種鋼 表 各種腐蝕情況的表面質(zhì)量系數(shù)β 工作條件 抗拉強度 /MPa 400 50
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