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 ...

& O; r7 J7 b) `& p- ]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。
( t) p+ c3 s1 N" |* w  ~-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日

8 x4 C7 P) \" G(一) 基本参数:
/ w$ H. v/ S: N8 ]7 _ 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
3 结合长度              14.000          7 环境温度(℃)            20.0
" e  }6 K$ t6 A; k9 h% s4 v; I 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030

2 j7 Q) x# f4 P% B. h8 L(二) 包容件:                             (三) 被包容件
+ y  g; f$ [( \2 S- Y$ }: C  E 1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料
# p, @2 H% l0 ^8 n4 U2 m) G' p# k 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
5 N0 A9 j$ }) \9 o- V% `# A$ q# x 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
6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
5 R! G4 r' {' |1 A! u 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
$ Q# P/ n6 O  n2 Y 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
9 ~" ^. w8 H0 K, J' L! L10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
8 B9 N- H5 T$ V) M0 w  j
$ \  l* @4 c9 U5 |# X/ L( \(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+ j! _! m4 n6 o 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 m  R: ^# I- K 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
. M8 k% M! x4 M8 Y2 z 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
9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
3 {+ `1 D7 M8 L  ?$ l- y10 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
  ~2 j' e; Y- o) x4 _" y
/ }/ q+ W; e4 n(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。
8 A  G6 v$ a. T: N. h" [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。
3 X1 O+ l% _4 b. i3 p& p
+ ~: S6 O  t1 N(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
0 d3 }0 t  p3 H. _- }
  m8 k* O/ N9 ^4 s/ Q% Y/ K----------结束----------

, q7 @: W9 l$ h1 D( O
7 b) O5 H) X6 ^3 H5 K7 `  X/ v3 k. m

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
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 ...

; Q: h9 }7 h2 r& x3 |+ 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；
2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
8 Q. ?" i( d: a6 |3 k3、装配方式为压入法。
1 r5 C8 L$ M* b. Y8 _8 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）。
$ O- q, N9 ]6 K/ Y; X现在情况：
  v$ S. |/ y; W  B& u1、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；
" f$ \7 V2 {* p8 {4 K, X1 q* P2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
! H8 W& y- M9 ?! w- M遇到的问题：
! A3 B( B: L6 w3 S0 ]2 z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：
0 R$ |; X3 f! Q: E& A1、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。
; Y& z$ Q! R. o, [) c* P# P

- L8 V3 x: Q; }4 k# X0 q
* c9 Q" ^0 V7 [

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。
. c1 T) b# A3 P1 N# X3、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。
" y! n- t/ ]  V0 {# Z, x2、加工时走极限差也是权宜之计。
' @+ }6 S5 Z; W0 W# g/ q+ g3、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）
$ p8 L) \- H7 ^& _: y* J4、多谢解答。
% A7 t/ e8 I! f