轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
4 r( n4 t" @% v  K, R2 E* p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 ...

. I% r9 n# C5 j+ w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？
- V0 M9 t7 u  G+ J: W( _! ?' y2 w2、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。
9 @7 }7 N9 }8 a5 K3、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
8 |8 }9 Z1 l/ `7 O' R' S0 R
(一) 基本参数:
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
0 j$ S! r( C3 U. R1 a; A- O 3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
' q2 D' d+ ?8 g: Z 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
8 _  r8 i3 _* Q/ D% u) ]8 o+ E4 {
7 M; E8 `" I" n' H9 l, `(二) 包容件:                             (三) 被包容件
0 q0 |1 X& S$ t 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
  \& [9 X$ x( U: z8 I: K- |" n+ h( \ 3 弹性模量(MPa)   210000.0       3 弹性模量(MPa)      210000.0
$ u& c9 J; C! m 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
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
1 g6 H  a0 P5 [% s7 V2 I 8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
1 P  g5 s8 n% f3 z0 _6 t" j5 n  I, k10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
8 h) m, f6 X4 I! |0 [& R+ U$ e) j
" D8 n% ~% Y' @/ C(四) 计算结果:
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
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
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
5 a, S1 N  A( [( E 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
* P7 m9 S5 r* h; P) t 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
9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
7 w3 `% S" P/ {4 |0 q# n10 所需传递力(N)             23809.523      21 被包容件冷却后温度(℃) 0.0
11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
* \7 |/ g' L! d" H+ k. z  m: P" U
# w/ e* r7 z6 z6 q(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。
: Z1 \/ Z+ 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。

- V" \+ E6 G9 }6 p8 h4 R, `7 y(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
; I  y+ u% j+ o% N. q/ h
6 ]6 N$ S" [/ d7 N9 q' {6 M4 a! e+ b% V----------结束----------


8 d. W5 T/ w. ]; ^' R

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
  ?% x# \7 F* o" j$ F, _+ t- s1、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 ...

- @) F/ N% Q* J1 W% b; 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；
2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
3、装配方式为压入法。
7 P& U8 N4 N* ~- _8 K( A/ R1 \. u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）。
! z9 s9 l# J& A' g现在情况：
: r* m+ x0 _$ _4 _; O1、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；
# ~* N, V! h& Z" ?) ^4 c1 P遇到的问题：
8 q7 s$ p, `: Y- e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。
% C) l+ R2 J" d) x% ^改正措施：
; \3 A  x" l; q4 k2 D5 U1、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。
  H: C; a' |. V6 A) l) L" i1 q; h

0 c# b2 M3 W, R( {) j" r
6 `, t9 u# l, a7 u: S

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。
0 |! I0 C8 a3 A$ O1 y: d2、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 s% S0 W# W* O7 I# {; P( |- e1、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 `$ ?5 Q; @2 _) v; Y1、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。
& i2 j0 n! D; L" j: q& b, r2、加工时走极限差也是权宜之计。
# J; L# ~' {& e2 m8 r3、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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