3.6 轴的布局及材料选择
轴上各个配合部分的轴颈需要进行磨削加工。为了减少应力集中,对轴上台肩处的过渡圆角、花键向较大轴径过渡部分,均应作必要的措置处理,例如抛光,以提高轴的弯曲强度。在过盈配合处,为减少轮毂边沿的应力集中,压合处的轴径应比相邻部分轴径加大5%,或者在轮毂上开出卸荷槽。装在轴上的零件,轴向固定应可靠,工作载荷应尽有可能用轴上的止推轴肩来承受,相反方向的固定则可哄骗螺帽或者其他紧固件。为防止螺纹松动,可利用止动垫圈、双螺帽垫圈、锁止螺钉等。有时候为了节省空间,简化布局,也可以用弹簧挡圈代替螺帽和止动垫圈,但不得用于轴向负荷过大的地方。
轴的材料采用碳纲和合金纲。如40、45、50、40Dr、50Dr、42DrMoB等,经常使用的热处理方法为进行调质,而在重要部位作淬火措置惩罚。要求较高时可采用20DrMnTi、20DrMo、20MnDr5、17DrNi5、16DrNi 等优质低碳合金纲,进行渗碳淬火措置惩罚,获取较高的外貌硬度和心部较高的韧性。风电机齿轮箱采用45钢,调制处理。
3.7 传动轴的计算
3.7.1 传动轴轴径的估算
当前情况下,轴的长度和跨距未定,支撑点反力及弯矩无法求得,先按扭转刚度或扭转强度对轴的直径进行估算。
根据轴传递的功率,可按下述方法进行计算:
1) 当数值上 时,可按扭转刚度估算:
2) 当数值上 时,可按扭转强度估算:
式中 d——危险截面处的轴径(cm),当轴上有一个键槽时,d值应增大4%-5%,当为花键轴时,花键轴的内径可比d值减小7%。
N——该轴传递的额定功率(kw);
——该轴的计算转速(r/min)。
由已知条件得Ⅰ轴上数据为 、 ,代入公式求得:
由此选定d=16mm
同样的,根据转速图求得Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ轴的计算转速分别为160r/min、160r/min、125r/min,代入公式得:3.7.2 轴的弯曲刚度校核计算
经过计算和结构设计,得出如图5的轴结构:
图5 轴示意图
该轴是阶梯轴,对计算精容要求较高,用当量直径法作近似计算。把阶梯轴看成是当量直径为dv的光轴,然后按材料力学中的公式计算。当量直径为 :
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