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 ...

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？
' {5 d5 N/ f3 _; |4 J

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？
) t" `! }; b1 Y2、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
9 E$ O+ Q& G0 E* L4 E
2 v; t; m4 A4 i" |0 E. c5 j(一) 基本参数:
0 d  b4 q& |" s7 `" R6 ~ 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
/ ?; F/ d' J8 Z 3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
% r% ~7 k& T, R# `( F# O) [3 `- u
(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
) i2 F7 w' F3 W7 _6 T5 D5 J* ` 2 外径                   50.000           2 内径                      0.000
3 j6 I, `4 C, \% B$ V 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
8 C$ E! P& Q, |( f: p# X5 n* M1 m! r* X 5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
0 Y+ i/ n5 E# n0 y7 P& U( m 6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
# r0 e/ F1 u5 A 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
2 h- ?! }) n) Z# A+ j2 B6 W* B$ g 8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
  D9 l0 V1 d& F- |5 D' `, L( q 9 内径上偏差          0.01300      9 外径上偏差            0.09700
/ T: u, ?( R- p- L9 L* o10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400

1 n1 X3 G, g/ e' V(四) 计算结果:
9 |2 m, k5 l& P 1 所需最小结合应力(MPa) 195.28980      12 包容件最大应力(MPa)      707.52534
! P3 W- ]3 K+ X6 h 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
8 E2 }2 W4 e; D$ E4 L% A 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
1 F5 p2 J9 j8 K6 z3 e 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
7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
( D8 z4 O5 D" K0 t: }. ?6 d" C' ` 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
( z9 V" O9 A, ~% t( I3 D11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
4 z0 N' e+ P, I! h& R# A+ X' L  b
2 E( ]) }- p, O* {, h(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。
2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
" r$ P. B! h) K6 ^& ]: j3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。

(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
% v  _3 p* b$ O
----------结束----------
% d/ k) Q& N" o4 Z

4 t$ M  |  r: A1 U

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
5 D2 F, C9 z/ g; d* v1、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 U( ~  @0 [+ A9 s# y2、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；
+ |- l( d0 J/ W1 M7 C2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
" J# S8 w) n& C* A% N" h' `; D% r3、装配方式为压入法。
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）。
( S/ q8 ?/ Z* F2 \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；
. A1 m+ v2 r. a6 C2、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：
- c3 v9 r0 {/ [5 H/ e/ ^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；
) L1 u5 \+ U: }( p0 Z! v2、验证是否与硬度有关？是否是轴或孔硬度一致性差。


$ y! e8 j, y- z- V
/ S/ _+ A5 [3 A+ j5 n! `$ _0 I' n
% z. a- ]& z6 l+ Q/ W/ {/ v

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。
: X9 K5 t, x6 ~4 ~3 ]' M3、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 ...

8 B7 R- Q( {! q" X# _1 {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。
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。