220T过跨车设计【铁水过跨车的小车运行机构】(5)

从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面Ⅴ的应力集中的影响和界面Ⅳ的相近，但界面Ⅴ不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上虽然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面Ⅵ和Ⅶ显然更不必校核。由参考文献[3]第三章附录可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面Ⅳ左右两侧即可。

（2） 截面Ⅳ左侧

抗弯截面系数：

W?0.1d3?0.1?2003

=800000mm3

抗扭截面系数：

WT?0.2d3?0.2?1803

=1600000mm3

截面Ⅳ左侧的弯矩M为：

M?59375400?220?108 220 =30227476.36N?mm

截面Ⅳ上的扭矩T2为：

T2=13022730N?mm

截面上的弯曲应力： ?b?M30227476.36? W800000 =37.78MPa

截面上的扭转切应力： ?T?T213022730 ?WT1600000 =8.14MPa

轴的材料为40Cr，调质处理。 由参考文献[3]表15—1查得：

?B=735MPa，??1=355MPa，??1=200MPa。

截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数??及??按参考文献[3]表3—2查取。 因为

r3??0.015 d200D220??1.1

d200经插值后可查得：

???2.0，???1.33

又由参考文献[3]附图3—1可得轴的材料的敏感系数为： q?=0.91，q?=0.94

故有效应力集中系数按式（附表3—4）为：

k??1?q?????1 1?0.?9?1?2.??1?0 =1.91

k??1?q?????1?0.?9?4??1 =1.31

由参考文献[3]附图3—2的尺寸系数 ???0.6；0 由参考文献[3]附图3—3的扭转尺寸系数 ???0.7。3

轴按磨削加工，由参考文献[3]附图3—4查得表面质量系数为： ??????0.9 0轴未经表面强化处理，即?q?1。 由参考文献[3]式3—12得综合系数为： K??k?1.??3 31???1???1?1.911??1 0.600.90 =3.29

由参考文献[3]式3—12a K??k????1???1?1.311??1 0.730.90 =1.91

又由参考文献[3]§3—1及§3—2得碳钢的特性系数： ???0.1~0.，2 取???0.1 ???0.05~0.，取???0.05

于是，计算安全系数Sca值： 由参考文献[3]式15—6得： S????1355 ?K??a????m3.29?37.78?0.1?0 =2.86

由参考文献[3]式15—7得： S????1200 ?K??a????m1.91?8.14?0.05?8.1422 =25.07

由参考文献[3]式15—6得： Sca?S?S?S??S?22?2.86?25.072.86?25.0722

=2.84

由参考文献[3]中查得设计安全系数值： S?1.5

因为

Sca?S

所以可知其安全。 （3） 截面Ⅳ右侧

抗弯截面系数：

W?0.1d3?0.1?2203

=1064800mm3

抗扭截面系数：

WT?0.2d3?0.2?2203

=2029600mm3

截面Ⅳ左侧的弯矩M为：

M?59375400?220?108 220 =30227476.36N?mm

截面Ⅳ上的扭矩T2为：

T2=13022730N?mm

截面上的弯曲应力： ?b?M30227476.36? W1064800 =28.39MPa

截面上的扭转切应力： ?T?T213022730 ?WT2029600 =6.42MPa

过盈配合处的

k???，由参考文献[3]附表3—8用插值法求得：

k?

k?k????4.0 5并取

???0.8??，于是得：

k?

???0.8?4.0?5 243.轴按磨削加工，由参考文献[3]附图3—4查得表面质量系数为：

??????0.9 0轴未经表面强化处理，即?q?1。 由参考文献[3]式3—12得综合系数为： K??k????1???1?4.05?1?1 0.90 =4.16

由参考文献[3]式3—12a K??k????1???1?3.24?1?1 0.90 =3.35

又由参考文献[3]§3—1及§3—2得碳钢的特性系数： ???0.1~0.，2 取???0.1 ???0.05~0.，取???0.05

于是，计算轴在截面Ⅳ右侧的安全系数Sca值： 由参考文献[3]式15—6得： S????1355 ?K??a????m4.16?28.39?0.1?0 =3.01

由参考文献[3]式15—7得： S????1200 ?6.426.42K??a????m3.35??0.05?22 =18.32

由参考文献[3]式15—6得： Sca?S?S?S??S?22?3.01?18.323.01?18.3222

=2.97

由参考文献[3]中查得设计安全系数值：

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