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楼主: 十年磨剑

轴孔过盈量确定

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 楼主| 发表于 2017-6-1 15:47:34 | 显示全部楼层
myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
1 y2 e, j, A9 z1 P* m9 A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 ...
% w& i* v# U6 u  I- ]! L  Q
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?
- M* E+ n2 H/ t& d* [
发表于 2017-6-1 16:21:17 | 显示全部楼层
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?
6 z$ _7 M* h8 y- T. f* U0 j* I; 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。* z- G' S! j" w3 j  r
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。
发表于 2017-6-1 16:37:55 | 显示全部楼层
用40Cr淬火吧,HRC45以上应该可以了,屈服极限达到785MPa。
  o$ m0 `/ F) d% M( u9 }0 v* z- s-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日& P. T; Z; R7 Y5 G

- k% w% G; y# b6 D) t(一) 基本参数:
( U/ ?5 G9 j1 E9 D7 H2 V  d- j2 z4 q 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
1 \, z- E3 |% C% O+ }; B( Q' M" H 2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.0003 G' n! U* n4 D3 t( H
3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0/ `; W8 Q) o9 e+ J
4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
0 @& R! t" [% ]) @- E* P
) `6 D2 ^5 x# |# g; j( }% T" h6 e(二) 包容件:                             (三) 被包容件
+ B/ t1 A$ k" M7 i: x9 f: W6 P 1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料
, o0 q+ ?$ B- e, i& S  I% I 2 外径                   50.000           2 内径                      0.000
2 E8 a5 v+ ?4 H0 a 3 弹性模量(MPa)   210000.0       3 弹性模量(MPa)      210000.0
! ~2 f6 P" a' |  C2 Q* T 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.3008 T7 j! L8 u% ?7 M
5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0" Z) A1 ?; X6 x3 b( }
6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
1 Y& c; v+ `& V* v" A 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000" G! T8 l! y- c! v6 Y; B
8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
3 D' Y% ~8 F/ a6 f 9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
, i) w3 b+ d) }" V3 A7 i5 z10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
4 p3 _7 R; \# f; f: m
! f7 W. G5 y  p; f- g  z7 i2 b5 K(四) 计算结果:
+ ^" _4 P5 e* A 1 所需最小结合应力(MPa) 195.28980      12 包容件最大应力(MPa)      707.52534+ z* e+ D# @6 }( Z2 `7 P1 K
2 所需最小有效过盈量      0.07051          13 被包容件最大应力(MPa)  603.00372
, M5 H! n( W/ Z6 q1 Q8 J# L- k 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
5 c4 W) [. H) t% ^3 @( R 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
/ h+ P2 h8 x( u! d3 r 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
9 F. F, ]6 ?' |6 M 6 给定的最小过盈量         0.07100          17 被包容件内径最大缩小量 0.000006 f; |, ?; f$ p/ x* Y1 F
7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
1 t2 Q* N2 U9 a0 m( v2 c0 f  V# i 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.1774 x2 P' W, X- V2 b
9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
! `2 U* m6 {- _; s# H10 所需传递力(N)             23809.523      21 被包容件冷却后温度(℃) 0.0
/ A7 ]& v- Z7 O) g. }: K8 Q11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
5 M7 A5 L% B5 J6 L$ U) }$ L
6 V' u" g% ~& h; ~0 y& N(五) 校核结论:8 N; w- o$ E2 o
1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
: ~% |7 T, P  {, W+ a( C4 B6 D. t2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
, Q9 L# ?( q' b3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
9 B% J/ V, \7 t, L8 H  h/ O
% q; U$ T* O% ]9 U(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
) u, N0 i1 u' u' c, {- }* G3 o- J5 i& \8 e4 P; S& z
----------结束----------+ y/ v/ j. B, e: Q1 }8 H
8 W( K0 `1 p  ?8 m$ J! g
/ [) E" M- g$ F: Q5 q2 n

点评

安全系数刚达到1,不保险,最好能达到1.2以上。  发表于 2017-6-1 17:08
 楼主| 发表于 2017-6-1 17:11:51 | 显示全部楼层
myfunction 发表于 2017-6-1 16:21' I4 K. L5 E4 H. [& g" s7 ~! y8 o
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?
+ A' S, ?  v1 `& ]( Z/ O2、如果结构尺寸不能 ...
5 Z6 M8 D4 s3 L8 U0 w
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;
  ?4 H/ J6 k+ c4 L1 C* e! g: C$ O, Q2、这个产品我们公司做了3年了,一直是45#调质。
& ?) ?: b! T  }5 _- Q3 Y3、装配方式为压入法。$ O, y3 S. B# \9 h2 C; S1 t
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)。. o, D" I. [: W
现在情况:
" l, m: s' z7 v9 X$ B, z: `/ J1、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 W5 r3 z  X- N3 P- I! R: m
2、轴孔配合公差为H7/v6,加工时轴走上差,孔走下差;  Z- ]4 Y5 {7 R5 l: R! O
遇到的问题:9 d/ l% w! H: X
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。
8 j# y/ A0 `% Z, z8 c改正措施:
6 b; E( Y. x6 D# L1、调整公差带,这是我本次求助的目的;
2 b$ m- N) Q9 U7 e* A2、验证是否与硬度有关?是否是轴或孔硬度一致性差。9 z" k( b  z8 b* h
# ?, J+ Y% l" i' B! Q
9 E% j3 w& Z% i3 W
  P" g, Z8 H' c' S

# Q. `( ]) j0 v* R0 w+ p% e2 x# F
发表于 2017-6-1 17:50:12 | 显示全部楼层
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。
( O0 P( i1 X! B# I7 D, J0 \- r2、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。
1 R5 P% h* ~7 ?6 D( Q8 H  x' d3、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。
 楼主| 发表于 2017-6-2 07:24:01 | 显示全部楼层
myfunction 发表于 2017-6-1 17:50% \, U7 p. `% s- a3 I2 R9 Y+ j
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 ...
, i& K0 r) E4 E8 E
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。
8 Y% p' F. U5 y7 S4 {: s& A' J2、加工时走极限差也是权宜之计。) a$ }$ W. ^$ L' k$ _
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
+ M: P6 ]3 D6 v8 m# G+ j4、多谢解答。
( `4 y0 u3 k5 r; B# o
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