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好吧,我来出一道难不倒98%工程师的题。

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发表于 2013-7-9 23:14:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 一两酒 于 2013-7-11 22:19 编辑
' Y, b$ t6 P* q& i  m7 z# Z  C! ^* F7 `
自诩为工程师,有时打字一不小心联想出来就是“狗吃屎”,咱也许是后者。
' m# F) E$ W6 @3 K5 w猛然在机械社区看到一“干翻98%”的高人,且其观点颠覆本人多年的认识,甚是仰慕。9 e( P; d( e% I  j6 c& V, m
咱来一道难不倒“98%”工程师的题。并指望高人指教。
) X  X$ E# a2 @$ z
. @* R" T5 m' c# e" @
说:
( \6 H5 I' D! F) I# E正常条件下,一个轴,一个环。都是45号钢。" t0 Z& R+ G2 s/ N* z: K5 f% R8 @
轴外径50,环内孔50,两者是过盈配合,过盈随便取一个,咱没有那个计算逻辑推理加有限元之类,
0 @$ \8 L& i5 H# ?8 P假设轴尺寸50 +0.005/+0.010 , 孔尺寸50 -0.010/-0.005”。过盈面宽度就取10毫米。0 H' u; n& o$ b
假设环厚10毫米,外径,100,轴长50毫米,实心轴(有大侠对此提出要求)." }0 T( s$ Q5 k+ m' v0 E: F
( s2 T  i. @  ?  Z
说要把轴和环装配起来,不用压装,3 E8 J, p& q  M2 F9 g- a0 v
一是用热装,加热环(加热到100度) ,套到轴上,然后静止冷却到室温。
4 Q+ \1 Y+ O6 Q  s 一是采用冷装,把轴冷却(冷却到-50度) ,赛到环里,然后静止回升到室温。1 |* m3 ]. [# a7 `
两个工件装配到一起后,然后用压力机压拆。# ]8 {( X6 h2 a6 j. c# Y
假设压拆过程一样,加载速度什么的都一样,& U' r$ d5 o( O
是热装到一起的工件需要的压拆力大呢?还是冷装的工件需要的压拆力大呢(假设是同一套工件)
, h2 K- l: P' K- W' C* |
1、热装的工件需要的压拆力大。5 u4 K* Q8 p- r) k1 s3 r
2、冷装的工件需要的压拆力大。
& n* K4 e  k0 g) p3 m, R( d- V3、基本相同。
0 R% i5 r: F4 V. u4、随机,没有一定。
$ ]. T9 N( {9 L5 Z5、另有答案。; M- ~' r$ e, h+ x$ [1 Q- y9 V1 a/ a% w
这题真的很简单,基本概念,没啥复杂,而且是紧扣“干翻98%工程师”的题目。+ N3 w6 Y( [7 D

9 r! f, @3 U! H% T2 k我是期待“干翻98%”的高人的“严格计算和推导,最好来段有限元。”
2 A0 e3 M8 q* U2 Y0 h
我不求高人样样精通,你就是给一个计算推导思路,计算时考虑那几个因素,或者推导用什么原理,一步步可以得出一个结论。
$ z6 r; ]+ Y+ |8 j0 v
8 H$ f0 [% j) x" g& Y) }有人问我为什么出这道题,是不是叫板?我说我其实是一个混世之徒,就是到处瞎混混,我就是来学习的,我确实是来学习的,同时我也愿意分享我的心得,我是一个很直白的人,我们可以相互分享自己的观点。' K  T; \( v. U$ n1 H* H( k/ C  |
我觉得这题很好,这题是我原来的导师出给我们班上同学的题目,班上的同学展开激烈讨论,当时的讨论结果很有意思,不同机械工程师对此有不同看法,而不同的看法恰恰可以反映不同对机械原理的基本认识,我非常希望看到声称“干翻98%”的高人的观点。!9 l; C2 ]% W3 J8 b
蓝字是第一次编辑。6 A. f3 H7 e8 {/ k- f
红字是第二次编辑,主要意思都没有变。
1 \. U* p6 x9 ~2 S& r+ V

点评

一个简支梁,同样的载荷和截面及长度,结构钢焊接结构与灰铸铁结构哪个变形大?  发表于 2013-10-12 21:00
在下愚见:机械的不确定性在于加工的随机性。楼主的问题试验的结果可能都很难说明问题哦!  发表于 2013-7-16 13:38
期待楼主解答^_^  发表于 2013-7-13 22:22
俺的看法虽已提出未必正确,所依据者确有规律可循,且参数直接影响结果。01知也。  发表于 2013-7-10 13:00
就我粗浅的经验,我认为本题是有规律可循的,但是不敢确认,就是等2%出现,等高人的传道,授业,解惑也!  发表于 2013-7-10 12:35
留名围观,静候高人出现  发表于 2013-7-10 11:57
不管怎么样,很期待某人来一段,然后我等围观高喊:再来一段,再来一段。话说,我是没干过这个啦,所以自觉入座98%之列。  发表于 2013-7-10 11:50
对了,酒爷,忘记提醒你了,那位“大师”不喜有限元,认为有限元是计算器。看来你是铁定看不到有限元了  发表于 2013-7-10 09:39
大家不要乱猜,猜就是那98%的吊丝了,就被别人“干翻”了。而且我期待的是计算,或者给个计算思路也可以,我们学习学习。  发表于 2013-7-10 08:39
在高人回答之前,大家最好围观,我本身也对这题一知半解,真的是求教。期待“严格计算和推导,最好来段有限元。”  发表于 2013-7-9 23:56

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参与人数 2威望 +2 收起 理由
沉没二十年 + 1
生而为赢 + 1 思想深刻,见多识广!

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发表于 2013-7-9 23:26:19 | 显示全部楼层
我看没人扯这蛋!
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发表于 2013-7-9 23:49:26 | 显示全部楼层
呵呵,很久没看见酒侠的文字了,还是那么风趣。
( k6 x* s* H4 u1 z0 q我也想看一下那位高人以这道来演算一下,教教象我这般低水平的吊丝
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发表于 2013-7-9 23:53:53 | 显示全部楼层
新手只能旁观
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发表于 2013-7-10 00:12:18 | 显示全部楼层

本帖最后由 水水5 于 2013-7-10 00:14 编辑
% A/ f% q$ j( ~5 L" ]% l  J# i- ^8 W
. S, m- J1 i" V# v5 B% ]0 v' c冷装的工件需要的压拆力大 ( _7 m& S5 a+ M) m; W" i
因为  加热时的碳钢的线膨胀率约为11.2而冷却的线膨胀率只有8(×10^-6 /摄氏度)$ w! j& }. F6 J# A3 C
(再没见这个帖子之前,我刚刚在看手册的时候读到了这一部分,印象中是这个数,请有心人自行查阅手册中轴及其联接一章,过盈联接)
' s0 ^; F6 [6 J! y5 K6 C当然了 这个其实还受加热或者冷却时装配间隙影响2 v. ^1 c  v' Z: e% A6 `' f8 B, Z& Z
如果  如果说加热或者冷却后都形成了间隙  。。。 。    。。  那么加热和冷却所需要的压装力是一样的  直接就推进去了啊(这是脑筋急转弯)# \% s# V' k$ A  I- W
20丝的过盈,50的轴  估计要压坏了啊  超过了屈服极限

点评

膨胀率分加热和冷却?那加热后就冷却不到原来的样子啦?加热,冷却,加热,冷却。然后,材料就为0 了?  发表于 2013-8-8 12:58
哎,原来是2丝的过盈 抱歉  发表于 2013-7-11 16:39
唉!  发表于 2013-7-10 16:14
你看错了。  发表于 2013-7-10 08:53
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发表于 2013-7-10 00:41:20 | 显示全部楼层
水水5 发表于 2013-7-10 00:12
6 g# ]- |% T0 W冷装的工件需要的压拆力大 " D% W: Z& x' x- C6 W( j  F1 P' P! {1 V
因为  加热时的碳钢的线膨胀率约为11.2而冷却的线膨胀率只有8(×10^-6 /摄氏度 ...

& F. l8 A) J8 O! x% U2 D嗯?越看越糊涂了,谁告诉你20丝的过盈?1-2丝的过盈好不好!& u. ?. y" V. J, O& b
( t- c1 n) c7 g  l4 f# ^$ J2 ]
晕倒!
3 v: e8 f* ]% r
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发表于 2013-7-10 00:45:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 zerowing 于 2013-7-11 00:17 编辑
$ z4 F( @) w! \% a7 S& p# s8 C) C. C" b5 G# O
这是“酒爷”对“九爷”下的战书吗?哈哈!看来是等不到传说中的大师了。哈哈。那就参与进来好了。$ S. s; h& {6 Z6 L, N9 r  h2 p, h
跟LIAO大交流了下,对他的观点认同。但是,咱有咱的说法。
# t# u' a& N" I* ^  |说法1:对于一个热胀的线变过程,比如从T1到T2,膨胀系数a,那么有D2-D1=a*(T2-T1)*D1。这个没错吧。然后从T2再变回T1,出现,D2-D3=a*(T2-T1)*D2。所以,很容易发现,实际上D2-D1是小于D2-D3的。也就是说热装后,孔变小了一些。平均过盈量变大。同时,这个过程中,对任意一个内径进行线变分析,ddi,那么跟据上述变化,冷却后会出现表面粗导度升高的结果。+ c6 T( r* M/ t: c: Y: d! L

- q9 D  c( s, g* r% k说法2:谈原子分子层面。在晶格结构改变之前,升温增加原子分子活性,间距变大。反之减小。因此引发线变。但是跟据变化过程不同,间距变化量也不同。一种理解是,从小间距到大间距,同样升温下,分子(原子)在增加动能的同时,需要克服势能做功,即E=Em+Ek。而降温过程,E=Em-Ek。由此可见,收缩压力永远高于舒张压。冷装只会比热装压力小。
6 m3 [/ d' ]7 k+ Q; z6 d5 a5 }& b
最后,综合上面两种说法,热装压力大。

点评

热装是否考虑分子扩散呢、?扩散后分子间的接触面大大的增加,进而摩擦力也会增加许多,这方面的因素是否应该考虑进去 ?  发表于 2013-10-10 22:15
第一个问题看我的点评。第二个问题,加热本身就是增加系统总能量,不可能按平衡算  发表于 2013-7-15 00:03
势能应该等于加热前的总量才是,它怎么会又变化呢?要是有变化,能量哪里来?  发表于 2013-7-14 23:26
我有一个问题不明白,想请教zerowing大侠,按照你的第一个说法“加热到T2然后冷却到T1”孔就变小了一些,那N个循环之后,孔是不是会变得很小?你的第二个说法,按照能量守恒定律,物体冷却到T1时,内部物质的动能和  发表于 2013-7-14 23:24
静待结果吧。  发表于 2013-7-12 12:02
奥氏体转变温度附近的。  发表于 2013-7-12 11:46
大虾说的对。是我们自己说得跑偏题了。单就本题而言,既便有那么点区别,在工程上也是不值得关注的。就像没有人会在意汽轮机轴承座重了10g。之所以选择不同的方式,主要是受制于尺寸、温度,没人想把零件加热到  发表于 2013-7-12 11:45
我们这些参与的人,好像一群瞎子在摸象,每个人其实只说了一个方面。哈哈。这教授水平很高!  发表于 2013-7-12 10:33
同样,冷装后升温也是这样。要看一个时效性。时效之外,就应该是LIAO大的晶格理论了。在未发生晶项改变的情况下,那就只能说最后结果是没影响了。后来想了想,答案应该就是这个  发表于 2013-7-12 10:32
说实话,虽然这么推热胀过程的变形量,但是我不确认这种观点。一个轴加热一次如果内孔真会大一点点的话。那么还有问题了。不过,这里没有考虑一个时效问题。如果降温时间够长,那么推理不成立。  发表于 2013-7-12 10:30
呵呵,貌似越玩越热闹了。不过楼主定义到冷装-50度,估计LIAO大的理论要实现了。  发表于 2013-7-12 10:28
特定的对象聊更好,比如叶轮-转子,轴-轴承  发表于 2013-7-12 10:21
是复杂的三维应力状态。主气阀阀座冷、热都采用。关键是收尺寸限制。薄壁的要考虑孔不规则变形后局部屈服,以及边角处的应力,屈服了应力就舒缓了,也就是说结合松弛了。酒大虾的问题提得很好,但应该放在一个  发表于 2013-7-12 10:20
佩服zerowing大虾的材料学知识!不过个人认为加热时D1和收缩时D2的为小量,a*DeltaT也是小量,小量乘小量算是高阶无穷小,在工程上意义有限。这个问题的关键在于孔,汽轮机叶轮和主轴采用套装结构就死红套,结合处  发表于 2013-7-12 10:13
看看43#先, 07/11 00:23  发表于 2013-7-11 00:23
恩,酒爷说得对。我们确实是来学习的。恩恩  发表于 2013-7-10 08:58
我们是来学习的,不是神马下战书。  发表于 2013-7-10 08:53
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发表于 2013-7-10 01:33:50 | 显示全部楼层
本帖最后由 LIAOYAO 于 2013-7-10 09:27 编辑
2 m1 F/ e: r9 t" u; f  m& a6 v# l; C+ p% x
过盈量1~2丝呀,45钢俺一般系数取12.7(127要偶去^_^),按照50的尺寸只需温度变化32°左右,放冰箱也就是到0°左右,可能会有点紧,再不成俺去买干冰回来,降他个到负30多摄氏度都不是问题。加热也就60°。
6 t- n) ]$ U! R* u
. ~; K. s8 P- E; s* v  A/ ]为了放进去,烧个开水或油泡泡也就可以。% w3 l8 N: d- l1 ]" A$ v0 M
, W& J) [  |0 x/ o7 s) a
-30°或 100°,晕倒,两者对材料的影响是不同的,靠,看来还是不要花钱去买冰了。 烧烧开水还是比较简单,呵呵。
; e8 c% ~  z4 U. T6 j) r
. s: T4 \8 H2 R0 m9 i俺是选    1、热装的工件需要的压拆力大。
% Z/ ^  Z6 t* D2 [) V

+ j% @8 [; q( a9 E; @答案是冷裝  编辑一下,7/10,09:27 这是在实验羊群效应
0 k, O1 q4 C% z4 C/ C) t7 [5 f; {% i: h; B
要问俺是啥原因,俺就告诉你,俺喜欢发骚的。
- g  S& ?# L1 n* M0 I& U4 O# ^3 L' r3 w) I: ?# P0 c* [

点评

75℃温度变化引起的膨胀或收缩量不足以影响装配哈拆卸  发表于 2013-7-12 14:27
零下膨胀系数小于零上 以室温25℃算,加热温度变化是75℃,冷却温度变化也是75℃,膨胀和收缩量都很小可以忽略吧。 这样孔热大尺寸是,轴冷小尺寸是  发表于 2013-7-12 14:19
最新理解,应该选5。不同条件下,结果不同。哈哈  发表于 2013-7-12 10:34
因未验证,具体结果俺还是以晶粒形态为判断依据,体心、面心、六方密之体积各有不同,还有晶界(固溶)问题。如果在升降温过程中有晶态改变,就是1或2,否则就是3。  发表于 2013-7-11 01:47
哈哈,你这着太牛了。43的我看了,在晶格结构变形前是我说的第二种说法。变形后就是固溶。其实也是那个原理,间距压缩到一定程度,就会挤出其他原子形成原子团结构,表现为单层分子数增加,硬化。  发表于 2013-7-11 01:25
45#钢 20°-100°C 膨胀系数 11.59 ^-6 ;零下 膨胀系数尚未查得数据。  发表于 2013-7-11 00:53
也无需再重新编辑呀, 直接Ctrl A 就看得见了呀! ^_^  发表于 2013-7-11 00:25
貌似不用藏了,我已经把我的观点更新上来了,LIAO大不妨也显示出来吧。  发表于 2013-7-11 00:18
。。LIAO大突然一用敬语,我深感不适啊。私下交流下,向大侠学习下。  发表于 2013-7-10 11:41
关于低温装配和本例的看法俺和您不同,要尊重酒侠现在先保留。  发表于 2013-7-10 11:34
同意冷装。大概推了推,同样情况下,冷装出来的拆卸力一定会大。明白为啥鬼子搞低温装配室了。  发表于 2013-7-10 11:00
世间有五界,天地人神鬼。估计大神说得98%是神届的,我等凡夫俗子够不到。哈哈  发表于 2013-7-10 09:13
回酒侠,俺不在那98%之列,更不是2%里的,人说JX”GCS“是要有本的,俺木有本 非是98%+2%之属。  发表于 2013-7-10 09:06
被大伙认同的称为高人;被群众同擂的叫做糕人。 倘若等的是糕人,还不如看看 http://video.sina.com.cn/p/news/w/v/2013-07-09/131262649439.html  发表于 2013-7-10 08:59
你也属于那98%之列!哈哈哈!  发表于 2013-7-10 08:54
哈哈!啥叫做 “破窗效应” 或是说 “羊群效应” 这就是例子。  发表于 2013-7-10 08:39
我们要先等高人给出正确答案。哈哈。  发表于 2013-7-10 02:40
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发表于 2013-7-10 02:41:11 | 显示全部楼层
我选热装的拆装需要的压力大!一般过盈1~2丝可以直接干进去!

点评

呵呵,记得以前车间里的行车的变速箱轴经常断,就是24磅铁锤抡进去的,尺寸与此一样的。  发表于 2013-7-11 22:05
计算放一边,1~2丝确实用个木槌就搞进去了  发表于 2013-7-10 09:04
严格的计算推导过程?  发表于 2013-7-10 08:54
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发表于 2013-7-10 05:59:50 | 显示全部楼层
热装压柴力大,因为通常轴质量大,环质量小,热装加热环,所以装上后环将温度传导至轴,降温相对快。& H! I2 ?# \$ D" |0 R
冷装时冷冻轴,装上后所以升温相对慢,速冷或速热的形变大,所以热装压材力大。6 _# I, L+ X9 K5 z3 m0 G/ i$ X

+ G/ T/ F* _! o& D当然如果轴质量要比环小,那就反过来,一般环不会比轴大吧。

点评

也算有严密推理过程,赞一个!  发表于 2013-7-10 12:33
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