心轴的设计与校核

心轴的设计与校核

（1）轴上所受力的计算

行走轮有效牵引力

t

F和上抬力

r

F如图4-24

图4-24 轮齿受力图

2

cos

t

r t

t

n

T

F d

F Ftg

F

F

α

α

⎫

=⎪

⎪

=⎬

⎪

=⎪⎭

式中：T——行走电机最终传到行走轮上的转矩，N·m；

d——摆线行走轮的节圆直径，m；

α——啮合角（压力角）。

()

111

9550/955036.15/1034523.25N m

T P n

==⨯=⋅

1

1

1

234523.251000

2230155N

300

t

T

F d

⨯⨯

===

11

83769.57N

r t

F F tgα

==

()

222

9550/955034/840587.5N m

T P n

==⨯=⋅

2

2

2

240587.51000

2226676.16N

358.11

t

T

F d

⨯⨯

===

22

83503.38N

r t

F F tgα

==

2241223.73N

cos

t

n

F

Fα

==

(2) 根据轴的机构图作出轴的计算简图，根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和当量弯矩图，如图4-25所示,由于轴上套有轴承轴上的扭矩忽略不计。

图 4-25 弯矩图

由计算得

1153036.4N R =

279557.94N R =

（3）按弯扭合成强度校核轴的强度 空心轴[]

3

4

3

21.681M

d

σα

=-

式中：d ——轴的直径，mm

M ——轴在计算截面所受载荷，N m ⋅ α——空心轴内径1d 与外径d 之比，1

d d

α

=

[]σ——许用应力，固定心轴：载荷平稳[]σ=[]1σ+；载荷变化[]σ=[]0σ，

转动心轴：[]σ=[]1σ-

[]1σ+、[]0σ、[]1σ-——轴的许用弯曲应力，2N/mm ，按机械设计手册查

表6-1-1。

轴的材料为42r o C M ，淬火渗碳。查相关资料得2b σ=1100N/mm ，则取

[]2-1b σ=110N/mm ，[]0b σ=1802N/mm ，1

d d

α

=

= 22003.14N m M =⋅ 所以 d =mm

取d =110mm 当量弯矩ca M M =

2

33

22003.141000165.3N/mm 0.10.1110

ca M M W d σ⨯=

===⨯ 该轴满足强度要求

（4）疲劳强度安全系数校核 ()

[]1

2S S M

Z

σσσλψ-=≥+

式中：1σ-——材料的弯曲疲劳极限，2N/mm M ——轴在计算截面上的弯矩，N m Z ——轴在计算截面的抗弯模数，3

cm 。()3

4

132

d Z πα=

-

[]S ——疲劳强度的许用安全系数，见机械设计手册表6-1-23，取[] 1.3S = σλ——从标准试件的疲劳极限到零件的疲劳极限的换算系数，轴上配合

零件边缘的σλ值见机械设计手册表6-1-27

σψ——弯曲时平均应力折合为应力幅的等效系数，其值如下： 低碳钢 σψ= 中碳钢 σψ= 合金钢 σψ= 所以()

()

[]1

22502

1.422003.14

40.25130

S S M

Z σσσλψ-⨯=

=

=≥++

（5）心轴的静强度校核

危险截面的安全系数校核公式为：

[]

s s

S S

=≥

式中：

max

M、

max

T——轴计算截面上所受的最大弯矩和扭矩，N m

⋅

Z、

p

Z——轴计算截面的抗弯和抗扭截面模数，3

cm

s

σ——材料的屈服极限，2

N/mm

[]

s

S——静强度的许用安全系数，其值如下，如果轴的损坏会引

起严重事故，[]s S值应适当加大，从表4-5取[]s S=。

如最大载荷只能近似求得及应力无法准确计算

时，上述[]s S之值应增大20～50%。

如果校核计算结果表明安全系数太低，可

通过增大轴径尺寸及改用较好的材料等措施，以提高轴的静强度安全系数。

[]

1100130

6.5

22003.14

s s

S S

⨯

===>

满足要求