车用发电机轴强度设计

《车用发电机轴强度设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、车用发电机轴强度计算车用发电机轴上一般有两个轴承，分别支撑在驱动端盖和电动端盖上，驱动端带有轴伸，通过其上装配的皮带轮来输入动力。轴的强度计算主要进行以下三项：转子铁芯中心点的挠度、轴的临界转速和轴伸的疲劳强度。一、挠度及临界转速计算图1车用发电机轴结构示意图1、发电机在转轴上的额定容量P（kW）。发电机转轴传递的功率除了产生发电机输出电功率以外，还包括各种摩擦损耗、铁损耗和绕组铜损耗等，它等于发电机额定输出功率与额定转速时工作效率的比值，即发电机额定输入功率。发电机工作效率随设计水平的高低而变化，可以通过试验手段测出。一般发电机额定转速时的效率在40％～55

2、％之间。2、发电机额定转速n（r/min）。3、转子重量（包括所含转轴部分重量）Gp（kg）。4、带轮重量（包括所含轴伸部分重量）Gm（kg）。5、带轮半径Rm（cm）。6、转子铁芯外径D（cm）。7、转子铁芯长度lm（cm）。8、单边空气隙d（cm），即定、转子之间的主气隙。9、额定负载时扭矩10、传递额定容量时皮带两侧的拉力（N）车用发电机一般归于用V型带传动的小型电机，C取1.8。11、转轴数据，计算方法见表1。表1转轴的数据13转轴分段号di(cm)Ji(cm4)xi(cm)左半部123总和右右半部12总和注：表中Ji为第i段轴的断面惯性矩，对于圆柱段

3、。12、转子重力在铁芯中心处产生的挠度（cm）对于钢制件，取E＝2.1´106kg/cm。13、额定负载时，皮带拉力在铁芯中心处产生的挠度（cm）14、转子的初次计算偏心15、单边磁拉力（N）16、与单边磁拉力成比例的转轴挠度（cm）17、因单边磁拉力产生的最后挠度（cm）18、总挠度（cm）对于同步电机，其转轴总挠度占空气隙的比率（f/d）应小于8％。19、临界转速（考虑单边磁拉力的影响）13式中一、轴伸强度计算装皮带轮转轴的危险截面，一般在轴伸的过渡截面或最大弯矩处，如图2中a截面、b截面。在进行疲劳强度计算时，应考虑到发电机可能的过载倍数，对一般电机瞬时

4、过载倍数K取2.0；疲劳计算过载倍数Kp取1.5。图2带传动轴伸计算示意图1、发电机在转轴上的额定容量P（kW）。2、发电机额定转速n（r/min）。3、皮带轮半径Rm（cm）。4、计算截面离皮带轮中心的距离a、b（cm）。5、额定负载时扭矩。6、传递额定容量时皮带两侧的拉力（N）；车用发电机一般归于用V型带传动的小型电机，C取1.8。7、弯矩a截面：（Nm）b截面：（Nm）138、疲劳的计算扭矩：（Nm）9、相当力矩：（Nm）式中a¾对不逆转的车用发电机而言，其值取0.4～0.6。10、抗弯截面系数纯圆断面：；带键断面：;b、h0为键槽的宽度和深度（cm）。

5、11、按疲劳计算的相当应力（kg/cm2）计算值不得超过下表所列的数值。sxd（kg/cm2）键槽或不传力的紧配件传力的紧配件钢35450390钢4550044012、屈服的计算扭矩：（Nm）。13、相当力矩：（Nm）。14、按屈服计算的相当应力（kg/cm2）15、安全系数：，式中ss为材料的屈服极限。16、键的挤压应力（kg/cm2）式中l0为键槽的长度；采用钢制键时，许用应力可取1600kg/cm2。零件截面发生突然变化的地方，都会产生应力集中现象，在进行轴结构设计时，应尽量减少应力集中。因此对阶梯轴来说，在截面尺寸变化处应采取圆角过渡，圆角半径不宜过小

6、，并尽量避免在轴上（特别是应力大的地方）开切口或凹槽。必须开横孔时，孔边要倒圆。还可采用卸载槽、过渡肩环或凹切圆角增大轴肩圆角半径，以减小局部应力。一、螺纹强度计算13发电机轴伸上的皮带轮一般采用螺纹拧紧，这时螺纹联接受到预紧力的作用。拧紧力矩过大会造成轴上的螺纹失效，包括滑丝、压溃等。螺纹强度计算就是根据已知的拧紧力矩来验算选择的螺纹公称直径能否满足要求。螺纹联接的拧紧力矩T，用来克服螺纹副相对转动的阻力矩T1和螺母支承面上的摩擦阻力矩T2，故式中Q0－预紧力；d2－螺纹中径，查螺纹尺寸表可得；l－螺纹升角，；r’－当量摩擦角，，f为螺纹副之间摩擦系数，b为

7、螺纹牙型斜角，普通螺纹为30°。fc－螺母与被联接件支承面之间的摩擦系数，钢对钢无润滑时取0.15；rf－支承面摩擦半径，，其中D1、d0为螺母支承面的外径和内径，见右图所示。螺纹的危险截面（螺纹小径处）除受到预紧力Q产生的拉应力外，还受到螺纹力矩T1所引起的扭切应力,当量应力（N/mm2），其值应小于轴螺纹部分的许用应力。螺纹的许用应力等于轴螺纹所用材料的屈服极限ss与安全系数S的比值，在控制拧紧力矩的情况下，S一般取1.2～1.5。第二讲发电机的电磁设计计算13发电机的电磁设计主要是定子部件和转子部件的设计，由于它是一种同步三相交流发电机，故我们在普通的同

8、步三相交流发电机计算程序基础上，结合了