轴断了!从事设计第一次碰到这问题,大家帮我分析一下!

科技   2024-11-13 16:55   浙江  
这根轴如图所示,就是两个连杆之间铰链的轴,大概计算一下切应力2700N!
连杆8秒一次的正反转!每天12小时工作,大概使用一个月后断了!
当初设计的时候是估算的,我们老大今天看了一下,说有两个原因造成的!
第一:外加工把那M10的牙钻的太深的孔,本来只有10mm牙深最多15,不能超过台阶!而现在断的轴是空心轴(按图加工是实心),导致强度不够!
第二:老大说看断层面应该是瞬间崩断,硬度过高(给家工商要求是轴材料是45号钢调质处理,28-32的硬度)老大说肯定超过35的硬度!由于当时没有硬度测量仪器所以不好确定硬度值!
对于老大第一点的解释是可以理解,可是第二点的解释我确实不太理解!
希望大家帮忙发表意见,看看断面层,帮我多多分析分析!谢谢啦!

社友观点


1、弯扭组合悬臂梁,不能只考虑弯曲强度。


2、从断裂截面看,应该还是属于疲劳断裂。

3、M10的孔钻孔过深,会导致截面抗弯扭模量降低,特别是延伸到了危险截面附近。当尺寸受限时,这个孔的确不能做太深,10个深已是大限。

4、不能完全说跟硬度无关,但是硬度影响的只有韧性,即抗冲击能力,除非你的断裂是一个偶然过载,否则不敢苟同硬度原因。

5、最后,不得不说,这个结构本身设计的也有问题。轴承盖过大,一面顶住轴承内圈限制内圈转动,一面贴合连杆限制连杆转动。降低了轴承使用的效果。所以,这个端盖的作用值得怀疑。


全图来看,本身就是开式轴承,端盖没有密封的意义,既然如此,为什么不用一个轴用挡圈作轴向定位?连M10螺纹孔都省了。

ID:zerowing


切应力2700n,是指这么大力,还是应力?应力单位是Mpa,如果是2700Mpa那肯定是太大了,应该是指力吧。这么大剪切应力不大,弯曲应力是主要的。

为了提高轴的直径,可否把滚动轴承换成铜套这样外部零件孔不更改的情况下,轴径可以增大。

ID:天路客向东


1、轴环直径太大,再加上没有圆角,所以第二个轴承位处应力集中严重,这是最主要的原因;

2、这根轴 理论上 可是说是心轴,只受弯矩,没有扭矩,只需要考虑弯曲疲劳就可以;

3、M10的钻孔不是主要因素,它只使断裂截面的抗弯模量降低了12%左右,影响有限;

4、底下两个深沟球有预紧的迹象,游隙减少,中间轴承刚度增大,减少了下部轴段的协调变形;

5、检查一下上面紫色的板子和端盖是否有摩擦的迹象,有可能因为摩擦有附加扭矩和弯矩(猜测);

6、检查一下,上部轴承游隙和跳动,看轴承是否有磨损(猜测);

7、材料的问题,没办法讲,可能性太多了。只能说,硬度高,对应力集中敏感性会增大,断裂韧性下降。

本人用有限元算了一下静力,应力还是比较大的,建议应该重新校核一下
建议下部轴承固定,中部浮动,轴环去掉,改为光轴加轴套过渡配合,上部去掉轴承,刚性连接。

ID:茉莉素馨

 

取消主动杆的轴承,轴与主杆紧配合就可以加大轴径了,采用挡圈固定。

ID:吉祥哥


这个设计不讲究。轴的断口已经被磨损了,难以看出是脆断还是疲劳断裂,不过就其结构和断裂的位置来说,轴肩处受到反复弯扭,疲劳断裂的可能性很大。

轴肩要做弧形退刀槽,要圆滑过渡,表面粗糙度Ra1.6,材料45,热处理T265,是比较合适的,更好的可以用20CrMnTi,渗碳淬火。

轴头可以加长,螺纹可以减小,让螺纹底孔远离轴肩处。

ID:fmdd



END

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