挡片强度校核

张俊豪

摘要：为确认挡片设计能否满足使用要求，故对电机固定轴承的挡片进行强度校核。

关键词：挡片；强度校核

理论：根据材料力学中的第四强度理论，即受纯剪切时，剪应力达到0.58倍的屈服应力时钢材进入屈服，故取钢材的抗剪强度设计值fv=0.58f。同时需要考虑1.5～2倍的安全系数。

常用材料剪切许用应力可从有关设计手册中查得，对于金属也可按如下的经验公式确定：塑性材料剪切应力极限=（0.6～0.8）*抗拉极限；脆性材料剪切应力极限=（0.8～1.0）*抗拉极限。

挡片材料（厚1.2mm）：

（1）65Mn，并熱处理。其抗拉强度是735～1175MPa（材料标准），抗剪强度为600N/mm2（baidu）。

允许抗剪强度τ允许=735*0.6/（1.5～2）=220.5～294N/mm2。

（2）热镀锌钢板，其抗拉强度是最低260MPa，屈服强度最低120MPa。

允许抗剪强度τ允许=120*0.58/（1.5～2）=46.4～34810N/mm2。

前刮电机斜齿轮的最大堵转力矩约为45MN，其电机蜗杆所受的轴向力F：

F=45*2/0.054733=1644.3N。

挡片受轴承6900的剪切力为τ1：

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

挡片受减壳体的剪切力为τ2：

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

从计算结果可知：τ1和τ2远小于65Mn材料的抗剪强度。能满足使用要求。

如果要装挡片的材料减薄，其最小厚度为：Tmin

Tmin=1.2/（220.5/110.8）=0.6mm

按变形来计算：

65Mn的屈服强度为：σs≥784MPa，本例中前刮挡片与轴承的接触面积S：

S=10.8*1*2=21.6mm2

为使挡板产生塑性变形，其实施的力Fs=σs*S=784*21.6=16934.4N

65Mn的杨氏模量E=196500198600MPa

当挡片受电机的堵转力矩时，其产生的变形分为两部分，一部分是凸出的筋的变形，另一部分是底板产生的变形。因数学模型不易精准计算，故采用近似值计算，用同面积的近似法，故其变形量△L=L*F/（S*E）：

△L=1644.3*2/（21.6*196500）=0.000775mm

通过以上计算发现电机堵转时，其挡片产生的弹性变形可以忽略不计。

后刮：使用的轴承为698，其外径为Φ19mm。减壳体固定档片的尺寸为Φ20mm。

后刮电机斜齿轮的最大堵转力矩约为13MN，其电机蜗杆所受的轴向力F：

F=13*2/0.06029=431.2N。

挡片受轴承698的剪切力为τ1：

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

挡片受减壳体的剪切力为τ2：

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

从计算结果可知：τ1和τ2远小于材料的抗剪强度。能满足使用要求。

后绪：以上计算是通过理论的计算，当然也可以利用计算机辅助设计CAE进行分析。

参考文献：

[1]机械设计手册.