轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
) |% G  }4 w1 _# G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 ...

' G' o" I* J# w/ V& C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。
% K% R6 P! ], c9 b3、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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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
: W* I: u9 z/ Y; I3 s- w5 U
(一) 基本参数:
# p% K: N; I  S; J2 [: q% W& v) T 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
! p9 e& y  M4 t' \$ t( D 2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
( O' Z; _$ X1 \5 H1 e 3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
! ^" ]8 \. Z5 c. ~: S3 I* ~+ R- G4 u 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030

' }' u0 N4 W; q/ l% T* P9 G* c(二) 包容件:                             (三) 被包容件
1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料
5 A9 l$ Q1 D3 p: w% N8 z2 M" \, S 2 外径                   50.000           2 内径                      0.000
7 B# E& E% s. H9 T% ]0 [* A5 M! s 3 弹性模量(MPa)   210000.0       3 弹性模量(MPa)      210000.0
  U& [" \# r# `' k* c0 ]0 @ 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
! M" C1 O. u8 i0 R* y 5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
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
8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
. ]3 z: M9 m  f5 c2 j9 z- E 9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
( z" r1 g' N4 M- t: x$ J10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
8 o( u5 K7 G9 N4 W
(四) 计算结果:
/ A- A2 r2 s  \( u 1 所需最小结合应力(MPa) 195.28980      12 包容件最大应力(MPa)      707.52534
2 所需最小有效过盈量      0.07051          13 被包容件最大应力(MPa)  603.00372
" h6 N/ t: [" c- j# j4 U+ l 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
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
" O; S# L" S8 {# r 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
# o8 c: ^8 y3 l) X' F( y6 m! V% t 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
& Q" D/ w2 n0 \4 J2 h' _ 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
' o1 i1 L& j9 z3 Q" m 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
; {. W; T, O- ^$ s' z3 R 9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
: p8 Q% u3 I! @: d. U/ R10 所需传递力(N)             23809.523      21 被包容件冷却后温度(℃) 0.0
$ W0 w( P* o# w1 B11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
5 b& a4 Y% H, r& A4 G6 h
(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。
2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
  p& k9 w1 b! Q2 M: u$ ^3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。

. ]+ r+ `/ u: _(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

----------结束----------

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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？
2、如果结构尺寸不能 ...

+ }3 \, P7 O: \; O: j& y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；
! w* ~$ W: L- m# K- m* k  T6 x2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
2 ^: Q( _' J3 c, a3 O) b3、装配方式为压入法。
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）。
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；
+ w( B+ @( x7 |7 n+ w遇到的问题：
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。
改正措施：
1、调整公差带，这是我本次求助的目的；
+ }" A2 |9 A. g7 D' C! ?2、验证是否与硬度有关？是否是轴或孔硬度一致性差。

+ V3 W' J8 x: u4 j

4 ?/ @: M' i( C( o: a* A0 r3 e+ _

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。
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。
- t: h% x1 W# J+ h: V9 d3、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
9 w" N$ J" {! a( i3 m' ^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 ...

" ^* e6 h; X! Y' h: ^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。
7 W" [& E3 i, \& Q+ m! r7 R# A2、加工时走极限差也是权宜之计。
3、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。