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机械社区»论坛 › 专项技术 › 精密机械 › 精密机械中的孔轴配合热变形计算
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精密机械中的孔轴配合热变形计算

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frazil
发表于 2012-10-22 10:15:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
精密机械孔轴配合热变形计算，在均匀温度场中，可以使用热弹性力学进行计算。稳态均匀温度场，对于规则体还好算一些。对于低温下启动的机械，不仅仅是精密机械，的孔轴配合，这一块牵涉到非稳态温度场的计算，好像目前相关文献并不多，请问谁对这一块有研究，可以交流一下。
6 P! z0 M; A: o; u" V$ o$ @9 J! V4 T. c
下面再说一点，例如轴套的使用，在均匀稳态温度场中，比如钢轴，钢机座，铜轴套，这时候如果整体温度提高，可能就会导致轴与轴套的配合间隙变小。再比如在非稳态温度场中，例如寒冷地区的机械启动，轴与轴套如果间隙过小，可能在启动过程中会抱死。个人定性判断为，冷却至环境温度的机械，假设此时间隙几乎为0，在启动初始，只有轴的表面和轴套开始升温，此时孔应当是缩小的（可以根据计算公式进行定性计算），轴的直径是变大的。随着运转时间增长，温度一直上升，应当是间隙慢慢变大（需要有一定的材料和尺寸搭配，不是所有的都如此），这么说这个地洞过程就是最危险过程。& Z7 |0 Q- a7 x- j7 s" C9 c0 R

6 ?' Z9 }4 |$ Z1 j" j7 r; _有谁在这一块做的比较好的，请指教，希望可以和你进行交流，互相探讨。
  a) j4 j* @; J1 T& |9 V7 B, ]
计算, 精密机械, 热变形

点评

frazil
大侠说的对，心态很重要  发表于 2012-10-31 14:25
2266998
你根本就不必在意人家说什么，完全没有关系，当所有人都不懂只有你懂的时候，他再看不起你，再鄙视你，也得按你说的银子数付给你，少一个子儿，撵他滚蛋，试试看，他马上就服了，因为他也得挣银子，没有选择  发表于 2012-10-26 14:56
frazil
应该是吧，就有人说我，玩那些虚的有什么用，谁要用心都会做。基础变为虚的了。我想极度鄙视知识，可能是极度害怕知识的反应  发表于 2012-10-26 13:16
2266998
所谓的‘不屑一顾’其实没有底气，是装的，没有任何价值，我见过许多博导，带博士来的，也对一些问题完全不懂，除去有项目的银子，没有其他东西，玩技术，实际是玩拳头，没有拳头，小鼻子站你岛子就是不还，  发表于 2012-10-26 11:51
frazil
大侠，其实很多人对这些分析是不屑一顾的，大部分是唯经验论，我是想看看我们的模型简化计算究竟和实际误差有多大，而且做一遍，心里有一种豁然开朗的感觉。理论是一个丢不掉的基础。  发表于 2012-10-26 11:40
2266998
我们现在谈的，都是基础力学，凡上大学的，肯定都懂，为什么许多家伙不会做？是因为没有像大虾你这么亲自动手玩一次，阿里为什么了解这个？是因为有生意，不得不的事情，人家拿协议、合同来了，银子在，不得不玩  发表于 2012-10-26 11:30
frazil
应力流线，和水流差不多，，可以从水流的动力学方程形式看出，所以我分析一下要求不是太高的东西的时候，会把力考虑成流量，应力考虑成为流量密度，这样很省事，用定性的方法就可以干活  发表于 2012-10-26 10:52
2266998
有些问题，要用简化思维，简化思维不是偷懒，是理性。我给人家讲这个问题时，告诉他们，假如把一个环切开，你看它怎么涨？ 看应力的环流怎么断的？应力的环流断了，那个断点就没有周向牵拉了，就这了，  发表于 2012-10-26 10:37
frazil
谢谢大侠，我的做法得到验证了，开始这么做，但是没有信心，不过我的方法和这个还是有差异的，我考虑应力流，应力形成环流然后计算，只是我考虑的很简单，不一定适用太多场合  发表于 2012-10-26 10:13
2266998
在最大均匀圆处作一个扩展终止，这个圆以外的区域作非周向处理，即此位置以外没有圆周力了，做这个假设以后，可以简化许多的设定，对精度影响不大，  发表于 2012-10-26 09:52
frazil
请问998大侠，你对于基座孔外部形状不规则的是怎样算的，比如外径本来是一个圆，后来在某个地方切除一块  发表于 2012-10-26 08:39
frazil
多谢大侠鼓励，我把自己比作蜗牛，只要坚持，也会到达目标  发表于 2012-10-25 16:05
2266998
就是一个耐心，哈哈，大虾，你还年轻，有前途的，以前手拉网格算东西，算一个月都有，每天8点开始算，下班了作一个‘节点’，记录关键数据，第二天继续，就这么玩，现在谁算三天就烦了，时代不一样了吗，阿哈  发表于 2012-10-25 15:59
frazil
我也不喜欢神秘，现在基础知识有很多人不知道，全面了解的人就更少了，知道一点没什么，但是每点都了解就难了。我经常看书，还没做到这点，差得远呢  发表于 2012-10-25 15:54
2266998
就是个基础知识，没有神秘的东西，俺历来不信神秘，该考虑的考虑了，最多就是个非线性过程，想提高精度，多次叠带，以前手工算比较麻烦，到一个精度可算了，现在是计算机化，专门想玩这个，最多是买个好机器，啊哈  发表于 2012-10-25 15:50
frazil
大侠确实知识渊博，佩服！  发表于 2012-10-25 15:42
frazil
嗯，是的，有力学基础学起来也不难，刚把公式搞出来，但是考虑到后面用手算，精度要求也不是太高，就没有必要用非线性非均匀温度场中的了，假设一下，公式长度不到原来的1/4  发表于 2012-10-25 15:41
2266998
就是花时间，没有什么了，有人不会是因为没有学，学了都会，以前没有计算机都玩，现在有电脑了，很容易，我接这些东西就是先开会，确定各种问题，包括疲劳寿命等等东西，定好了就开算，你玩一次就知道了，很简单  发表于 2012-10-25 15:36
frazil
大侠正解，我计算的要求没有那么高，所以偷懒用线性的了，实际上材料的弹性模量，热膨胀都是非线性的，特别精密的我这个要完蛋  发表于 2012-10-25 15:23
2266998
对一定轴径，一定的温度梯度，先确定目标，要达到什么水平？在这个水平下再采取措施，都是先开一个会，定了要实现的目标，再计算，对于300以上的轴，反复叠代，现在用计算机，也得处理一天，以前更慢  发表于 2012-10-25 14:55
2266998
真正计算，还要考虑轴内外的温差，即温度梯度，梯度处理不好，轴心要超应力的，只能打孔，内孔还要磨光，否则寿命不行，另外，你注意，实际许多东西是非线性的，这就是为什么要分层操作了，分解非线性，  发表于 2012-10-25 14:52
frazil
再补充一下，如果不考虑温度变化对材料弹性模量和热膨胀系数的影响，可以简单的考虑成稳态均匀温度场下的线性自然膨胀和周对称弹力问题。  发表于 2012-10-25 14:17
frazil
多谢998大侠，期待实例  发表于 2012-10-25 11:51
2266998
大虾想复杂了，这就是一个计算，你这么想就可以了，一个轴，切成无数圈的‘木皮’，分别计算线涨量，找一个最佳值，再合成多圈，计算圈的关系，即从圈切块，计算块间的拉压关系，以后有项目了，单独给你找例子看  发表于 2012-10-25 11:46
frazil
感谢老鹰及各位大侠的帮助，现在查到相关资料了，机械热变形理论及应用。可以根据上面的东西进行计算，需要自己做一些简单的公式推导，主体已经出来了。  发表于 2012-10-25 10:11

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universal + 1 支持基础建议！
沈石头 + 1 学习一下！
老鹰 + 50 问题描述清楚，显得很专业！
机械神话 + 5 思想深刻，见多识广！

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chensiqing21
发表于 2012-10-22 10:46:52 | 显示全部楼层
等学习，等指导。
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frazil
 楼主| 发表于 2012-10-22 11:21:21 | 显示全部楼层
chensiqing21 发表于 2012-10-22 10:46 * ~& l4 @4 p2 g  f1 b3 z
等学习，等指导。
  H& ~4 T" C1 o7 E( B9 @9 w  r
我也是急于有人讨论交流啊，单纯的学习可能会印象不深刻

点评

frazil
文件加密，我自己都带不回去。公司有加密系统  发表于 2012-10-29 09:18
互通有无
大侠能否把你的计算资料贡献一下  发表于 2012-10-27 08:49
frazil
其实说到根本，就是热弹性力学的轴对称模型计算  发表于 2012-10-22 13:10
chensiqing21
可惜俺不会，呵呵。所以才来等学习的啊。  发表于 2012-10-22 12:05
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那些往日
发表于 2012-10-24 21:14:08 | 显示全部楼层
高人可不可以把计算的公式要点说说
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大萝卜
发表于 2012-10-24 22:23:56 | 显示全部楼层
过盈计算有国家标准

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frazil
这个与那个标准不一样  发表于 2012-10-25 08:49
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老鹰
发表于 2012-10-25 06:44:22 | 显示全部楼层
这问题看来比较深？懂的人很少。
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晨光~!
发表于 2012-10-25 08:12:09 | 显示全部楼层
其实最终还是看配合，设计人员选定配合级别。
" H* l; D0 V( f* u6 x+ {至于热对工件尺寸形状变化的影响最终还是要在规定温度20来检测定性。这才是根本。
8 w6 F. c- E9 i/ ~1 W3 @

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海鹏.G + 1 问题描述清楚，显得很专业！
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frazil
 楼主| 发表于 2012-10-25 08:43:12 | 显示全部楼层
大萝卜 发表于 2012-10-24 22:23
1 ~# G! H. X1 \4 z过盈计算有国家标准
, s$ k- v6 L) ]" A5 ?: L9 `
国家标准考虑的是20度的，而实际应用中，需要考虑从多种情况，例如温度影响，材料影响，还有轴套外部的过盈配合，基座，轴套，轴材料分别不同的情况下，轴套与基座的配合，轴套与轴的配合。我现在在用热弹性力学计算，感觉很吃力。
9 m  n# n3 d( j+ C* r需要把配合体考虑成为力学对称回转体，采用应力边界条件进行计算，说起来简单，实际做起来很难，不知道谁有什么好办法没有
: l% e1 f& u7 M

点评

universal
国家标准是比较低的，我只知道企业如果按照国标做东西，充其量是三流  发表于 2012-10-31 13:34
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frazil
 楼主| 发表于 2012-10-25 08:46:27 | 显示全部楼层
晨光~! 发表于 2012-10-25 08:12
: F# p, n$ l9 m# X3 G其实最终还是看配合，设计人员选定配合级别。
1 L+ j8 {) |& A! t4 v至于热对工件尺寸形状变化的影响最终还是要在规定温度20来检 ...
+ B- S1 ], b) T9 P4 [
公差选择是在20度的时候进行的，但是如果在高低温使用情况下，需要考虑变形的影响，重新选择公差。例如零下40度，需要在此温度下进行公差选择，然后再计算成20度的出图
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frazil
 楼主| 发表于 2012-10-25 08:49:22 | 显示全部楼层
那些往日 发表于 2012-10-24 21:14
3 b/ K$ ]# B# d8 z8 o" s1 q高人可不可以把计算的公式要点说说
/ R( G$ h" c6 j
最好采用极坐标，假设受力沿轴向不变，周对称，剪应力为0，考虑人变形的情况，列出力学平衡方程和相容方程。
: K/ m% T/ g# y0 W
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