轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
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 ...

: x( c, @# X2 `9 Q  t4 z3 {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？
- w& Y4 x: u8 n

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。
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。

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

, H: p# p) y6 O, z' K6 F" _(一) 基本参数:
1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
* u% [( H" b- Q3 m1 i8 ] 2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
& ?# B8 N5 `0 n' A) U, f 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
9 |0 C6 K2 h* W4 _' _# G
9 \1 r7 y- K/ ?( y(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
+ u4 l9 f" D" |% J5 _7 w! k& M" e 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 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
  V/ {$ b8 X) r/ r- S4 W5 f, B- C 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
9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
5 U3 Q+ a, h+ T) {3 K2 S" I
9 k* }) K( {) o6 P(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
& Y) m- I, F5 O( v) t 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
# f% p7 ~- v- M: {4 J; {! F2 K 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
! G; {& Y. P! p/ P( i 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
+ W0 S1 F/ s  o' Q! C" D" \' F 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
: q( V7 o8 j1 l0 O+ d" J 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
% W& F; ]5 d) C' m10 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

(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。
8 @; S  i) `: ~& g/ {' d: r( h2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
8 V$ w9 j0 w4 W/ s  G7 `# M3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
2 ?" w) U0 j) v6 ]  c
(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
& h1 F5 }8 B! b
----------结束----------

# U: ?: t6 k: v0 L, a

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
" y" K9 J& \- A5 c1、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 ...

) n; Z4 Z9 a8 Q1 g! {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；
0 v- [) l8 \! E( E; g) u2、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。
6 E9 ]% o. \. U, f; g5 [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）。
$ |# W. B& s: f9 G* t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；
3 E* d, Y8 `# @- m/ m2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
遇到的问题：
4 v4 R8 x. f& m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。
1 x, U9 L% S! u1 s. t& u( x改正措施：
1、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。
4 r1 J# N' n9 }1 m: M
  {# S' c0 n2 v" {


, @* X+ M% @( A! r

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。
8 b( v% f' @7 i6 ]  a0 h3、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
% z# K3 t' u0 m6 @9 _  j# g: f1、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、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。
  O5 s: e5 ~) Y) O, K2、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）
2 m! c" z- ^6 Q% R$ ?4、多谢解答。
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