轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
/ i% _9 ?" G* q0 P, |4 t, W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？
4 m& P  p) k* p! l. E) [: y* k- W+ {# J2、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。
) y- W  l6 N2 Q0 B: _+ q& i0 d& A3、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

3 L* c. g) }# y- d4 W4 y& J4 p; ?(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
9 k1 |3 w2 z. ~% t* J7 [1 q 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
5 E, L% z4 V% o* ?- w
8 f, z/ j# D9 q0 x, E2 z(二) 包容件:                             (三) 被包容件
0 ^' p4 g5 D7 `( O! Q+ b 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 r2 P( ?# r7 _% h 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
( z! `1 s- @* H4 B4 S. G 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
/ P  v" S" d8 Y4 @/ S& \ 9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
  A& E: \+ X& M1 G3 R10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
) Q4 j% ]3 h) U9 c2 j$ T
(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
9 U: T4 u  q: [7 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
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
% t# R6 {5 i8 \3 {; j 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
' S: I4 C' w$ u" z" C 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
& |+ B5 `: p% C2 A  F 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
* \  s; z: m0 F; r7 A8 h 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
/ G& \" k6 S1 @6 h  o& s11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
$ j6 i" Q" P5 U( A
, Y( d& S% S# y" C& b4 T4 |(五) 校核结论:
& l  ~, a$ [: T* N0 O: ^1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
8 e% U, h) R9 F' J* U# i$ w2 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。
& V5 {0 k5 f' l* x5 f
( H4 Q) V; B+ `& [(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- w( }1 @2 j  N  u6 }- k' v----------结束----------

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
! _( P6 n6 v$ E0 R7 T/ x; v1、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？
: z2 n" c- x. K2、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。
' }- O/ @8 |/ i+ O+ l6 @  Y3、装配方式为压入法。
0 C  i7 X. i: r  {4 M8 ^+ ?; e  ?3 M3 ~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；
. {5 v0 O  {  b  Q2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
% V& I$ A; I" u8 v遇到的问题：
4 ~/ ^& ^! W1 @* ]: t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：
0 ?2 M& v; c: @, _' j$ O1、调整公差带，这是我本次求助的目的；
6 M. I8 a+ l' o1 `2、验证是否与硬度有关？是否是轴或孔硬度一致性差。
8 E& P& N- S9 u4 Q4 h


5 O9 n5 r2 G/ l2 N- s6 u4 O
, O3 z. w4 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。
* I" H0 f  A; `  s6 m7 N! H8 m( b2、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。
4 ?3 L8 r( V+ ^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
6 l4 t# `. d9 Q, y1、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 ...

- [$ F1 t, s( }) ?7 ]" z' Y3 g6 J1、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。
( o! [4 S! u6 O, C& c! I+ S# B" 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）
! s% F' j+ R. Z, `1 G4、多谢解答。
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