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 ...

0 B' W& I1 I2 V: n( Y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。
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
' r# ~* `, P) b
(一) 基本参数:
' W3 ~' }  Y4 D% Q: ] 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
2 }# D4 B  V- }( V, _6 i5 f" m  X$ w 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
" @8 q" Z( l0 x" h2 o" z 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
8 B- Z- F" r( {) n7 g4 O; g
(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
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
5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
4 S" `. X, o% T9 P: ~! Y 6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
. |/ S  B/ i3 e' @1 `: y 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
! C' x& Z/ Q0 V* u, I* q 8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
' u  E# Q" D+ O3 o# f# }7 B( K8 M 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

(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
1 U) ~: R. O/ {6 e 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
& i* a4 B0 x0 D3 N2 ]3 X 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
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
) L( E1 J1 Q4 K+ g( |6 s: S 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
/ [- w. a% g# P- R) x- f 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
  A- r9 d# Q. R" [8 j 9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
! {, k3 t; N9 d1 F' D2 M. a9 Q4 ~10 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
3 o: C9 Y& u% F9 P1 M% O/ P- y9 d
3 ~0 g* o' p2 E9 w2 E# f5 S(五) 校核结论:
2 ^% f8 {9 D7 W8 L! z1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
, d1 M" y4 |  r2 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。
, e( u' x. q. @$ k& H. @! |& Q
(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----------
, w+ E7 R8 M+ b9 z0 j

2 n: q8 O4 k  w; k! d. Q% J3 t) e, X

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
6 v  V6 _0 I& P! j& j% M% h3 [! Q1、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 ...

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。
' q$ e- f  u7 S% ^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；
, z( V: Y8 H  p6 Z2、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：
$ N7 h# L' X1 F6 u" q7 ~5 y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；
3 V" S5 Q, [, J# _  E( Y. _* k2、验证是否与硬度有关？是否是轴或孔硬度一致性差。


! }2 T# y- A/ i7 q; ^/ [
9 q$ \& B% A* m( N1 {5 j2 z9 J

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。
' r" e+ L1 T* f$ F. @" E3、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、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。
2、加工时走极限差也是权宜之计。
- H- u/ {  \, B5 _5 z* D3、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。
3 H9 n- i0 s5 U