軸是電機產品中特別關鍵的加工部件。軸的設計、加工因素和后期使用效果將直接影響電機產品的性能和使用壽命。從加工工藝上分析,應盡可能減少軸的步驟,以節省材料和加工時間。光軸結構簡單,切割少,工藝性好。
為了滿足軸的強度和剛度要求,軸的力學計算的主要內容是確定軸各截面的直徑。在確定軸的直徑和其他幾何尺寸時,可以參考已經生產的電機軸的尺寸或電磁計算的相關尺寸。大多數微電機,特別是控制微電機,一般在軸上的力和扭矩較小,轉速不高時,不檢查強度、剛度和臨界轉速。適用于大功率、高轉速的特殊電機,如大功率航空電機、高速感應電機等。在初步選擇軸的幾何尺寸后,需要檢查強度、剛度和臨界轉速,并有必要的加工工藝來保證。
保證電機中轉軸的強度和剛度。當電機運行時,轉軸上機械力和扭矩的形式因電機和傳動機構的類型而異。作用力主要包括轉子組件本身的重力、轉子偏心引起的單向磁拉力和不平衡重量引起的離心力。由傳動機械等作用在軸上的電機伸出端的負載扭矩。
軸的尺寸公差要求。軸上有兩種尺寸:徑向尺寸和軸向尺寸。主、關鍵徑向尺寸包括軸承位置、鐵芯位置、換向器或集電環位置、軸伸位置等。這些尺寸要求高精度,通過精車甚至磨削來實現。軸向尺寸,尤其是兩個軸承的肩部尺寸,鐵芯位置與軸承位置之間的距離尺寸等。
軸的形狀和位置公差要求。軸的形位公差主要包括軸承位置、軸伸位置與芯位外圓之間的同軸度或圓跳動。軸的軸承位置是支撐電機旋轉的位置。其他形狀和位置公差包括軸的直線度、兩個肩面相對于軸中心線的垂直度、軸延伸鍵槽的對稱性等。
軸伸將直接影響與負載裝置的連接。如果加工不合適,容易引起振動和噪音問題;鐵芯位置會引起定轉子氣隙變化,嚴重時會導致電機氣隙不均勻或掃膛故障。對于極低速電機,由于定子和轉子之間的氣隙相對較小,因此保證它們之間的同軸度更為關鍵和必要。
00-1010軸的設計與其他零件的設計過程不同的顯著特點是,必須先進行結構設計,然后才能計算工作能力。
軸的結構設計。即根據軸上的零件
的安裝、定位及軸的制造工藝等方面的要求,合理確定軸的結構形狀和尺寸。●軸的工作能力設計。即從強度、剛度和振動穩定性等方面來保證軸具有足夠的工作能力和可靠性。對于不同機械的軸的工作能力的要求是不同的,必須針對不同的要求進行。但是強度要求是任何軸都必須滿足的基本要求。

設計軸時主要應該滿足軸的強度要求和結構要求:對于剛度要求較高的軸,主要應該滿足剛度要求;對于一些高速旋轉的軸,要考慮滿足振動穩定性的要求,另外要根據裝配、加工、受力等具體要求,合理確定軸的形狀和各部分的尺寸,即進行軸的結構設計。

同時應當注意:在轉軸設計中,因為轉軸工作時受到彎矩和轉矩的聯合作用,而彎矩是與軸上載荷的大小及軸上零件相互位置有關的,所以在軸的結構尺寸未確定之前,軸上載荷的大小及分布情況以及支反力的作用點還不能確定,無法求出軸所承受的彎矩,因此不能對軸進行強度計算。
鑒于以上原因,軸設計時,應先根據扭轉強度條件,初步確定軸的最小直徑;然后,根據軸上零件的相互關系和定位要求,以及軸的加工、裝配工藝性等,合理地擬定軸的結構形狀和尺寸;在此基礎上,再對較為重要的軸進行強度校核,必要時,進行軸的剛度或振動動穩定性校核。
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