轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
0 f& Q- T0 H0 M  r7 g7 G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？
. r- }! k0 l$ w7 A- m- }2 }) Q

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

2 c+ p0 m# y8 u( ^- [7 l(一) 基本参数:
1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
2 x' D+ w1 {4 g( X8 | 2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
) L9 Z- p3 Z8 A4 A8 z; q 3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
0 n$ D! T# X5 i; s  N9 u 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030

(二) 包容件:                             (三) 被包容件
! d, ]* g# l8 T4 B* W+ p+ t0 |( J5 _ 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
) _$ t7 J2 u9 f6 f3 ? 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
3 V" V' V" A8 N5 H$ y1 v! Q3 C 5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
& _6 O" V9 t7 p0 ]7 q1 k 6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
, a  c6 z$ Z7 e+ U; E5 A# j9 }- t 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
  l) e# n- p& ~" K 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
* x+ m+ I5 w* |0 L7 R
(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
! i: X' B3 V  `2 W; S 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
$ `8 `4 `$ E) \ 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
  v. _" |" t1 v- l8 E4 ~2 w 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
1 U( a6 a! @' L, n; e6 {: m 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
4 m4 N! T1 p3 Q- h3 w 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
11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781

- F1 n8 V/ T3 F; Q(五) 校核结论:
: z% s1 D( ]3 [5 t' E- {1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
2 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。
+ h* I, B; q( l0 C; G
(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
* V2 I! w2 X: S+ k$ m9 ?8 r
----------结束----------
6 W9 p) l1 p' T% q) a5 B6 E9 }
4 @* z6 A2 w4 J! `* Z
: }+ Z% O( H" W) a/ {" q

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
2 g7 n3 _  F) k0 q2 ^. A2 T0 q5 E1、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？
$ z3 G& S: P& h, S& T2、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。
+ p) i+ \- M' _/ Z1 G& w6 z# Q& \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）。
$ g8 q4 I5 Z0 v5 j2 U9 u6 H0 Q+ d现在情况：
) F  D3 b& V  O! R/ ?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；
& l6 w. a" w  X  E' Q2 n2、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：
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。
7 v7 h' l6 _9 q. W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。

3 }: t4 J$ F! v; H2 u

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。
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
3 g3 D) {4 L" Z2 Z1、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。
) [$ X. u' g$ b/ w9 M+ A1 }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）
4、多谢解答。
& h7 l) X. t1 |9 q$ v, v- x