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楼主: 十年磨剑

轴孔过盈量确定

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 楼主| 发表于 2017-6-1 15:47:34 | 显示全部楼层
myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
8 {( C. R0 n& ]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 ...

1 x: ^) E. H4 i$ Y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?
- D; w$ v0 B* T7 H( L
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发表于 2017-6-1 16:21:17 | 显示全部楼层
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?
; W, J" n- `+ o/ _+ \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。5 B' A, F2 ~- D+ J+ {% e
3、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。
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发表于 2017-6-1 16:37:55 | 显示全部楼层
用40Cr淬火吧,HRC45以上应该可以了,屈服极限达到785MPa。' k3 J+ G4 h4 T$ _) j
-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日/ z8 Z# r+ h# y' y0 q. r
" e% Z/ U0 H& ]6 i2 E" A
(一) 基本参数:
/ H; W3 X4 R; Z  k0 B 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000- V( `2 {5 r7 h# h
2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
4 }8 N- W% q3 { 3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.05 G0 `2 y$ K/ a& ]7 k0 Z8 v
4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
9 K0 z1 F2 q5 l2 Y& ]. K0 j8 |
' ~" e4 r, k- }5 m5 ~# x2 m( n/ S(二) 包容件:                             (三) 被包容件
3 e$ D7 x7 n2 Q2 F' b( z 1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料; I+ Y9 s$ F$ A3 n, Y  f( E  ]
2 外径                   50.000           2 内径                      0.000' p/ l7 l! H" w
3 弹性模量(MPa)   210000.0       3 弹性模量(MPa)      210000.0( y6 C4 w1 W9 j+ n
4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300/ h% i' e: K: E5 o
5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
. q8 l. F, e+ i5 W3 H 6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.03 n+ G  ?" u5 I- q
7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000$ U; \/ u& U5 P6 T( L: |: A2 z
8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500. J3 ]" Z' M1 V) K6 a3 ]
9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700/ N5 l& L. S* k! ?6 j% f5 H$ O
10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.084005 |+ \* u' b/ j% G! g3 g3 u. b& C/ S7 F
7 p9 ]1 b0 ^( ?$ P
(四) 计算结果:
; g9 f) M& G) I, o 1 所需最小结合应力(MPa) 195.28980      12 包容件最大应力(MPa)      707.52534
0 N8 W/ |0 w8 B3 F 2 所需最小有效过盈量      0.07051          13 被包容件最大应力(MPa)  603.003726 H9 V4 `! h. R9 s
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, V1 h' Z) m( 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$ X! a$ V; m0 I2 X
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
+ Q1 z6 N& k& T3 e/ L 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
. p; |6 G, k0 w8 Z1 q 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
* z. I, \& C. c' w; J& i7 ^# v 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.1773 L; D) n# s: z
9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.07 t3 d* M$ X. \7 U
10 所需传递力(N)             23809.523      21 被包容件冷却后温度(℃) 0.0
0 u- L% K$ @& B* Z3 M1 B11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
+ r  ^" s! m- v8 y4 F; C
7 N( H* }2 U' Q6 x& p(五) 校核结论:' i! y+ e/ L" ~$ L
1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
2 r5 z; y" k0 C: C6 Z! ?2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
' }* `! e  J( Z) k; l7 u( u3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
4 ^7 J2 s" ~3 p
  J$ J) f* w$ G* z5 }(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 ^' N  w0 B% S2 v& ]9 J/ `
% c6 U$ k  e# _' W) {$ v/ k----------结束----------
/ {0 I) |1 e! b! A) n4 j- i+ n2 }8 A' P# d3 D2 C, I

5 Z1 j1 k/ F- d

点评

安全系数刚达到1,不保险,最好能达到1.2以上。  发表于 2017-6-1 17:08
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 楼主| 发表于 2017-6-1 17:11:51 | 显示全部楼层
myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
  l% O- [' R$ u9 |/ i' i/ u1、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?. h3 r' c0 \6 E
2、如果结构尺寸不能 ...
  J9 E6 z& {2 }) d* e
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;
+ K2 z6 M- \$ @+ H2、这个产品我们公司做了3年了,一直是45#调质。
4 f) ?$ e7 z7 H/ ?3、装配方式为压入法。
) h+ g9 j# v: H6 P' J* d0 O8 p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)。
: n; I5 E5 b% W- ~5 @现在情况:4 f; l7 ?; f! O' F' {( N& ?8 s
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;
/ a# o8 `0 x; P# C& v6 q7 ^2、轴孔配合公差为H7/v6,加工时轴走上差,孔走下差;
  S; L( x( u$ m& ]" L4 F, V  a遇到的问题:
# |' s/ w, ?' U- s# i4 z, I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。
# v. ?1 G9 Y3 T3 o8 \! |, S改正措施:) [# F5 [) D3 g# }$ B* v
1、调整公差带,这是我本次求助的目的;/ R0 M7 Y4 F0 b6 [) v
2、验证是否与硬度有关?是否是轴或孔硬度一致性差。" f' y5 r  M! G4 F% l- l/ a

; b5 ~+ S0 N2 Y+ Q. c6 U0 |. R& p- e2 P6 L0 N  D+ ~
* M$ H! u* w) ]) m( y+ Q5 S
: u1 t* I  b# _! x4 k" B, E5 b: Y
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发表于 2017-6-1 17:50:12 | 显示全部楼层
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。$ B0 ~% ?/ h0 o- G2 F% P/ d/ b* B
2、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。" Y- T. ?. L8 F0 [  q
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。
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 楼主| 发表于 2017-6-2 07:24:01 | 显示全部楼层
myfunction 发表于 2017-6-1 17:50
* E2 A& x- R2 R4 T1、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 H) U9 U" E# E1 X
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。
. ?( b9 T; z( O4 W$ f2、加工时走极限差也是权宜之计。
" ~( f8 f: @/ B8 c. X) N# {7 F" c3、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7 e" I6 g7 L0 K0 p9 ]( @9 }
4、多谢解答。0 \& k9 |: `* b3 C/ e
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