擋片強度校核

張俊豪

摘要：為確認擋片設計能否滿足使用要求，故對電機固定軸承的擋片進行強度校核。

關鍵詞：擋片；強度校核

理論：根據材料力學中的第四強度理論，即受純剪切時，剪應力達到0.58倍的屈服應力時鋼材進入屈服，故取鋼材的抗剪強度設計值fv=0.58f。同時需要考慮1.5～2倍的安全系數。

常用材料剪切許用應力可從有關設計手冊中查得，對于金屬也可按如下的經驗公式確定：塑性材料剪切應力極限=（0.6～0.8）*抗拉極限；脆性材料剪切應力極限=（0.8～1.0）*抗拉極限。

擋片材料（厚1.2mm）：

（1）65Mn，并熱處理。其抗拉強度是735～1175MPa（材料標準），抗剪強度為600N/mm2（baidu）。

允許抗剪強度τ允許=735*0.6/（1.5～2）=220.5～294N/mm2。

（2）熱鍍鋅鋼板，其抗拉強度是最低260MPa，屈服強度最低120MPa。

允許抗剪強度τ允許=120*0.58/（1.5～2）=46.4～34810N/mm2。

前刮電機斜齒輪的最大堵轉力矩約為45MN，其電機蝸桿所受的軸向力F：

F=45*2/0.054733=1644.3N。

擋片受軸承6900的剪切力為τ1：

τ1=F/S1=1644.3/（3.14*19*1.2*37.3*2/360）=110.8N/mm2。

擋片受減殼體的剪切力為τ2：

τ2=F/S2=1644.3/[3.14*23*1.2*（66.9+9.4）*2/360]=44.7N/mm2。

從計算結果可知：τ1和τ2遠小于65Mn材料的抗剪強度。能滿足使用要求。

如果要裝擋片的材料減薄，其最小厚度為：Tmin

Tmin=1.2/（220.5/110.8）=0.6mm

按變形來計算：

65Mn的屈服強度為：σs≥784MPa，本例中前刮擋片與軸承的接觸面積S：

S=10.8*1*2=21.6mm2

為使擋板產生塑性變形，其實施的力Fs=σs*S=784*21.6=16934.4N

65Mn的楊氏模量E=196500198600MPa

當擋片受電機的堵轉力矩時，其產生的變形分為兩部分，一部分是凸出的筋的變形，另一部分是底板產生的變形。因數學模型不易精準計算，故采用近似值計算，用同面積的近似法，故其變形量△L=L*F/（S*E）：

△L=1644.3*2/（21.6*196500）=0.000775mm

通過以上計算發現電機堵轉時，其擋片產生的彈性變形可以忽略不計。

后刮：使用的軸承為698，其外徑為Φ19mm。減殼體固定檔片的尺寸為Φ20mm。

后刮電機斜齒輪的最大堵轉力矩約為13MN，其電機蝸桿所受的軸向力F：

F=13*2/0.06029=431.2N。

擋片受軸承698的剪切力為τ1：

τ1=F/S1=431.2/（3.14*19*1.2*218/360）=10N/mm2。

擋片受減殼體的剪切力為τ2：

τ2=F/S2=431.2/[（0.8+4.2）*2*1.2]=36N/mm2。

從計算結果可知：τ1和τ2遠小于材料的抗剪強度。能滿足使用要求。

后緒：以上計算是通過理論的計算，當然也可以利用計算機輔助設計CAE進行分析。

參考文獻：

[1]機械設計手冊.