皖南电机在设计轴的结构时,为了降低应力集中,通常会在轴的截面突变处采用圆角过渡,从而增强轴的整体性能。对于承受交变弯曲和扭转应力的轴类部件,如台阶轴、曲轴等,其工作性能主要取决于其抵御交变应力引起的疲劳破坏的能力。实践中,疲劳破坏多发生在应力集中区域,即轴类部件的过渡沟角处。因此,在设计轴的结构时,常采取增大沟角处的过渡圆弧半径等策略,一般规定圆角过渡圆弧半径应不小于轴直径的0.05倍。
为了减少和避免应力集中,工程实践中主要采取以下措施:表面强化处理,如喷丸、滚压、氮化等,以提升材料表面的疲劳强度;避免尖角,将尖角改为圆角,并适当增大过渡圆弧半径;改善零件外形,采用流线型或双曲率型线;孔边局部加强,如加强环或局部加厚;适当选择开孔位置和方向,避开高应力区;提高低应力区应力,减小零件低应力区厚度;利用残余应力。
在设计环节,为减缓应力集中,应遵循以下原则:采用圆角代替尖锐转角;采用流线型过渡;将圆孔改为椭圆孔。在打孔时,应力控制方式包括选择应力低的部位打孔;避免孔与母体发生干涉;打长孔时,选择孔的长轴与基体的长边方向一致;在孔的附近再增加孔;在孔的上下两边挖去材料以降低刚度。这些措施有助于确保皖南电机等电机产品的可靠性和耐用性。