轴孔过盈量确定

十年磨剑

       小生在计算EPS上面的蜗轮和轴的过盈量，轴是45钢，蜗轮内圈和轴配合部位是45钢，外圈是尼龙，请问：计算是蜗轮的外径应该怎么取？我之前直接取的内圈直径，算出来最大过盈量居然小于最小过盈量，明显错误。求教！

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 17:50
6 F2 c/ e1 H; [. y) R1、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。
7 f) T/ c7 H( @, l- ~* K1 u2、加工时走极限差也是权宜之计。
* r3 S& r5 {8 @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。
, z9 m5 a2 m8 a9 u# [5 n& L2 M

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。
* @9 Q0 Y( A, o/ t2、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。
% d* t. M7 u7 P0 K6 {' G3、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 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 ...

$ H" |' w0 T$ F: a0 k. u5 X/ n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；
0 A6 s$ t% _3 k0 B" }  _1 v! o  C2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
, _( C7 e$ B0 z  x3、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）。
现在情况：
# B7 d% ^" U2 o6 r1、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；
- Y+ \+ d8 N9 E6 t: X# q8 k2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
  A5 u5 x1 x# t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。
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。

% o, y+ @* P3 H- W7 m

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
7 W8 U& I) y. t0 e
/ a. u; S4 _- p/ V( V(一) 基本参数:
( Y; n, k6 S+ k" s- W% }8 h' V 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
4 Y8 U# r8 a7 Q; Y3 E+ J 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
4 k5 l# v! p' h/ Z" U5 u
" [9 j- \3 R; [' K. ]; b' x(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
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
4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
2 s  E+ O2 o' A+ O 5 屈服点(MPa)       785.0            5 屈服点(MPa)          785.0
( ^5 n0 U9 g* q3 z1 E 6 抗拉强度(MPa)    980.0           6 抗拉强度(MPa)       980.0
7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
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 h  N, s% w8 ]5 [. Y0 B% D10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400

0 D+ _& z; h* ~$ `5 M# t0 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
. u; t9 H. a1 S# I: U& V 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
0 U: |; V3 p0 \( V/ o9 c 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
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
* j9 Y9 z  S) P' \4 R 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
* _- i  s9 ]  y: x9 f 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
' S' ]9 t" y+ c) U+ h$ s10 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

(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。
3 q  q) c0 Q! T2 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。
0 `0 W' R9 k7 Y; X6 ?2 {6 m
(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

# z+ }7 f" E+ J) G. g----------结束----------

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？
# C% }, D% e8 v' \( K: _7 b) `2、如果结构尺寸不能改变，就必须在材料和热处理上想办法了，说白了就是提高机械性能，提高其屈服极限和抗拉强度。
! q9 i# M( k; a+ C+ r7 _4 \) I3、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。

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
& H5 }+ J4 Z6 ^; C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？
/ s9 Q- n# e" t

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
1 {. O& a1 O( P2 ]3 r- }  L: @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 ...

. {( E% R  P/ A% H! M' h/ C所以我纳闷啊，我这边产品实际做出来就是这尺寸。

myfunction

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，包容件会产生塑性变形，也是行不通的。
所以，楼主的结构参数选择不对。
  i" a. u- ]1 W解决方案：1、加大配合长度；2、增加包容件外径；3、对包容件和被包容件进行适当的热处理，或者采用低碳合金钢渗碳淬火等，以提高其机械性能。

myfunction

包容件与尼龙连接处类似花键，大径55，小径50，那么过盈连接计算是只能取包容件外径为50。
8 `& u/ {* O) u: B4 f以下按楼主提供的参数进行计算。