轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
传递300N.m扭矩，所需的过盈量要达到0.071，所选过盈0.034-0.068肯定是不够的，但是过盈超过0.0487时，包容 ...

轴调质280-320HBW，孔调质160-210HBW，看来是这个影响了，如何把这个计算进去呢？

myfunction

1、楼主确定别人也是45钢调质硬度吗？有没有研究过国外或同行业标杆企业的产品原件？
2、如果结构尺寸不能改变，就必须在材料和热处理上想办法了，说白了就是提高机械性能，提高其屈服极限和抗拉强度。
1 n5 {, U1 z3 v% U7 l3、不管怎样提高材料机械性能，过盈量是必须加大到0.071以上的。有没有可能采用温差法装配，这样可以降低最小过盈量，孔不能加温的话，可以将轴冷冻呀。

myfunction

用40Cr淬火吧，HRC45以上应该可以了，屈服极限达到785MPa。
-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日
! X' ]; _2 w* W8 B' u) L
(一) 基本参数:
9 Q2 c! {+ |  ] 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
6 U$ j3 J0 l! }- a. p 3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030

' B/ V% r. I% F* e" |5 p(二) 包容件:                             (三) 被包容件
. n* R9 r2 F6 `; a6 O 1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料
2 外径                   50.000           2 内径                      0.000
3 弹性模量(MPa)   210000.0       3 弹性模量(MPa)      210000.0
4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
5 t% I2 N6 u7 Q0 v5 p 5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
: w) g- i3 T/ e% o8 }8 F 6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
% q1 s- Z$ w  v  w2 I3 A, x 8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
: b) D$ L! H; S% @$ Q) U 9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
) k5 T" d' ^" w& G( E( b6 t- A10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
  u( p8 q7 V4 _# v6 N
$ |1 m, }6 x* z(四) 计算结果:
  n# f. S9 }: f* Y! m' |4 @ 1 所需最小结合应力(MPa) 195.28980      12 包容件最大应力(MPa)      707.52534
' K- k+ P8 Q2 B' y4 s( j 2 所需最小有效过盈量      0.07051          13 被包容件最大应力(MPa)  603.00372
3 不变形最大结合应力      334.51657      14 包容件外径最小扩大量   0.03191
1 O; B9 ?" ]3 A  N" F% c5 e2 a 4 不变形最大有效过盈量  0.10762          15 包容件外径最大扩大量   0.04889
4 n4 x2 ]1 ^* a! F 5 不变形的最大传递力(N) 40783.903      16 被包容件内径最小缩小量 0.00000
; i" d' U9 t4 e/ j6 u9 K* N5 i  r 6 给定的最小过盈量         0.07100          17 被包容件内径最大缩小量 0.00000
7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
$ A+ d. `1 p6 Q2 o4 F 9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
10 所需传递力(N)             23809.523      21 被包容件冷却后温度(℃) 0.0
' ~: \$ X  D  \) z8 g3 {11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
2 p( F1 a8 F+ d& k
" i5 E, G, L; s4 [4 z. ?(五) 校核结论:
1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
5 {; j! L( J7 S3 n) R$ c2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。

(六) 参考资料: 《机械设计手册》(第2版,第3卷) 机械工业出版社 2000
3 {, |" F+ h# O1 O. ^( F/ N
) s* l; w( g0 T' _0 h2 A----------结束----------
* d4 ~7 C5 I! n9 g7 ?# z) u

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
1、楼主确定别人也是45钢调质硬度吗？有没有研究过国外或同行业标杆企业的产品原件？
/ r  I# A9 J+ N  f9 b8 _+ C2、如果结构尺寸不能 ...

首先，多谢耐心解答！就这个问题作出几点说明：1、标杆企业我不确定，但我接触到的同行大多是45#或者40CR；
2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
* A4 l+ J: W5 U7 e3、装配方式为压入法。
* M' P8 N+ {! f( F8 r* b以上是我们公司一直以来做的（设计者是国内标杆企业的资深产品工程师，被我们公司挖过来的）。
/ t3 G- e, e. V# Z4 X( j6 I现在情况：
1、行业内要求抗扭距300N.m，我用压力试验机记录压装力，然后用静扭试验机进行验证：配合时，压装力在16KN以上可以满足；
2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
7 ^$ L- c+ }2 q& e遇到的问题：
' G# N1 s( m, g; O- Q; q3 h压装力不稳定，在10KN-20KN，集中在10KN-15KN，偶尔会会超过20KN或者低于10KN。
" ?) {7 y. r" \* C9 q改正措施：
: X# ?. R  q9 A- ?+ Z8 B$ l  O. X1、调整公差带，这是我本次求助的目的；
2、验证是否与硬度有关？是否是轴或孔硬度一致性差。
* `6 ?, \/ ]) b" K6 C
. s- u; M) Z- m+ @! Y9 E4 S
0 y0 [  u/ Q  I( l1 M- [) q

myfunction

1、本人对你所述“压装力在16KN以上可以满足300N.m扭矩传递”持保留意见。尽管你可能验证过，但是根据计算，压入力16KN时，过盈量大约是0.045左右，所能传递的计算扭矩也只有180N.m左右，所以我觉得这样设计上就可靠性不高。实际使用的这三年中，该处失效的故障率大吗？应该是很大才对呀，否则就是实际使用扭矩远远没达到300N.m。
3 E( x- b' c$ l8 J7 n6 V4 h% q2、你说加工时轴走上差，孔走下差。这是及不负责的，也不符合正态分布规律。所以，必须要调整公差带，建议把孔做成H6，轴做成非标准公差，根据实际加工情况，5-6级之间。
3、跟硬度有关系。热处理改进是对的，包容件的硬度至少提高到280以上，轴的硬度也可以再提高一点。还有采用40Cr材料，比45肯定要好些，淬透性好得多。

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 17:50
1、本人对你所述“压装力在16KN以上可以满足300N.m扭矩传递”持保留意见。尽管你可能验证过，但是根据计算 ...

1、我对“16KN”也持保留意见，但实际操作做下来，我就以这个为标准了，理论计算确实无法满足使用要求。实际使用时远远达不到300N.M，这是极限工况下的要求。
- @9 z9 G1 M6 I3 [0 |* [6 a6 b2、加工时走极限差也是权宜之计。
3 C0 ?: U* \/ i3、公差带和硬度调整我会争取做验证。（虽然我做出来领导也不会改）
4、多谢解答。
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