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好吧,我来出一道难不倒98%工程师的题。

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1#
发表于 2013-7-9 23:14:26 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 一两酒 于 2013-7-11 22:19 编辑
9 T1 ?4 p5 ^/ |" c  O% g) T$ B7 i1 T. L+ q  L
自诩为工程师,有时打字一不小心联想出来就是“狗吃屎”,咱也许是后者。
" D( ]* w: s- Q3 `8 G% X+ I猛然在机械必威体育网址看到一“干翻98%”的高人,且其观点颠覆本人多年的认识,甚是仰慕。
0 x/ \/ F7 E+ n0 E
咱来一道难不倒“98%”工程师的题。并指望高人指教。
* T. d- C8 d( R4 l1 C6 R

& v, Z% S8 V& {3 f% P说:2 n2 v. l2 K+ c! |6 l, A$ x) c
正常条件下,一个轴,一个环。都是45号钢。, M0 A, K, X% A( q( H& r* O0 Q( X
轴外径50,环内孔50,两者是过盈配合,过盈随便取一个,咱没有那个计算逻辑推理加有限元之类,
7 r% @, a5 N9 a5 ]假设轴尺寸50 +0.005/+0.010 , 孔尺寸50 -0.010/-0.005”。过盈面宽度就取10毫米。
: E! p7 B  J0 N! {7 K; E假设环厚10毫米,外径,100,轴长50毫米,实心轴(有大侠对此提出要求).
; Y( Z* S: u/ E' A: ~
& M' D2 c. ^' H: ^7 v
说要把轴和环装配起来,不用压装,; e9 M8 W1 A* [2 q. I4 C) U. R
一是用热装,加热环(加热到100度) ,套到轴上,然后静止冷却到室温。8 D6 q9 `3 J8 q* e
一是采用冷装,把轴冷却(冷却到-50度) ,赛到环里,然后静止回升到室温。
* f: L+ ?4 `3 Z1 g0 E7 `两个工件装配到一起后,然后用压力机压拆。
8 T( X; m) U6 U; i& J假设压拆过程一样,加载速度什么的都一样,
' J  M8 d/ t- p; `8 k是热装到一起的工件需要的压拆力大呢?还是冷装的工件需要的压拆力大呢(假设是同一套工件)& m$ t4 v; e4 ~5 P* Z( d- O
1、热装的工件需要的压拆力大。
; a7 M# K5 `' F' H: k+ ?2、冷装的工件需要的压拆力大。
8 E. {! b% R7 D" K; T. g3 u3、基本相同。
9 a" ^0 I& @  p# u4、随机,没有一定。
4 a; L6 a/ [" P7 S9 V5、另有答案。
; _8 e9 N) E! f" J4 j9 H4 @, V# Q" ?这题真的很简单,基本概念,没啥复杂,而且是紧扣“干翻98%工程师”的题目。0 ]0 h6 I' K* n/ d9 l  G9 F' W
9 l; f/ B; `, Z
我是期待“干翻98%”的高人的“严格计算和推导,最好来段有限元。”- ^4 O! b0 d6 g  p: D# h9 O' J
我不求高人样样精通,你就是给一个计算推导思路,计算时考虑那几个因素,或者推导用什么原理,一步步可以得出一个结论。6 S+ c1 {9 g* M0 i' [' _

) x6 j/ b! s; b8 S- @有人问我为什么出这道题,是不是叫板?我说我其实是一个混世之徒,就是到处瞎混混,我就是来学习的,我确实是来学习的,同时我也愿意分享我的心得,我是一个很直白的人,我们可以相互分享自己的观点。, Q% a3 x: B. r
我觉得这题很好,这题是我原来的导师出给我们班上同学的题目,班上的同学展开激烈讨论,当时的讨论结果很有意思,不同机械工程师对此有不同看法,而不同的看法恰恰可以反映不同对机械原理的基本认识,我非常希望看到声称“干翻98%”的高人的观点。!0 X0 d; p# a3 ~# B% k0 y: |0 Z
蓝字是第一次编辑。4 b: D/ P% ~! J4 ?  b+ a
红字是第二次编辑,主要意思都没有变。
/ S. Y8 `! j# }  Q

点评

一个简支梁,同样的载荷和截面及长度,结构钢焊接结构与灰铸铁结构哪个变形大?  发表于 2013-10-12 21:00
在下愚见:机械的不确定性在于加工的随机性。楼主的问题试验的结果可能都很难说明问题哦!  发表于 2013-7-16 13:38
期待楼主解答^_^  发表于 2013-7-13 22:22
俺的看法虽已提出未必正确,所依据者确有规律可循,且参数直接影响结果。01知也。  发表于 2013-7-10 13:00
就我粗浅的经验,我认为本题是有规律可循的,但是不敢确认,就是等2%出现,等高人的传道,授业,解惑也!  发表于 2013-7-10 12:35
留名围观,静候高人出现  发表于 2013-7-10 11:57
不管怎么样,很期待某人来一段,然后我等围观高喊:再来一段,再来一段。话说,我是没干过这个啦,所以自觉入座98%之列。  发表于 2013-7-10 11:50
对了,酒爷,忘记提醒你了,那位“大师”不喜有限元,认为有限元是计算器。看来你是铁定看不到有限元了  发表于 2013-7-10 09:39
大家不要乱猜,猜就是那98%的吊丝了,就被别人“干翻”了。而且我期待的是计算,或者给个计算思路也可以,我们学习学习。  发表于 2013-7-10 08:39
在高人回答之前,大家最好围观,我本身也对这题一知半解,真的是求教。期待“严格计算和推导,最好来段有限元。”  发表于 2013-7-9 23:56

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2#
发表于 2013-7-9 23:26:19 | 只看该作者
我看没人扯这蛋!
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3#
发表于 2013-7-9 23:49:26 | 只看该作者
呵呵,很久没看见酒侠的文字了,还是那么风趣。
( x/ G3 P/ Z5 A  L; v( V& V7 p9 v我也想看一下那位高人以这道来演算一下,教教象我这般低水平的吊丝
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4#
发表于 2013-7-9 23:53:53 | 只看该作者
新手只能旁观
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5#
发表于 2013-7-10 00:12:18 | 只看该作者

本帖最后由 水水5 于 2013-7-10 00:14 编辑 ' e" [& }6 w+ n. r, r
1 E3 i+ Z! p, I: D
冷装的工件需要的压拆力大
& O; @9 L$ Y5 [, o& L1 n  e因为  加热时的碳钢的线膨胀率约为11.2而冷却的线膨胀率只有8(×10^-6 /摄氏度)8 k  D6 e/ |1 c# X. K, j
(再没见这个帖子之前,我刚刚在看手册的时候读到了这一部分,印象中是这个数,请有心人自行查阅手册中轴及其联接一章,过盈联接)
4 Y4 r' ~3 _) X3 a" W当然了 这个其实还受加热或者冷却时装配间隙影响
" C, ~0 m' W' O% L如果  如果说加热或者冷却后都形成了间隙  。。。 。    。。  那么加热和冷却所需要的压装力是一样的  直接就推进去了啊(这是脑筋急转弯)$ e/ X- }  i2 ~
20丝的过盈,50的轴  估计要压坏了啊  超过了屈服极限

点评

膨胀率分加热和冷却?那加热后就冷却不到原来的样子啦?加热,冷却,加热,冷却。然后,材料就为0 了?  发表于 2013-8-8 12:58
哎,原来是2丝的过盈 抱歉  发表于 2013-7-11 16:39
唉!  发表于 2013-7-10 16:14
你看错了。  发表于 2013-7-10 08:53
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6#
发表于 2013-7-10 00:41:20 | 只看该作者
水水5 发表于 2013-7-10 00:12 * f; B# X" L3 T& N
冷装的工件需要的压拆力大 - Q; S" X9 _. `8 W) p
因为  加热时的碳钢的线膨胀率约为11.2而冷却的线膨胀率只有8(×10^-6 /摄氏度 ...

- p2 v6 y2 [1 i7 F2 K; b嗯?越看越糊涂了,谁告诉你20丝的过盈?1-2丝的过盈好不好!' i( E6 d+ J/ |
- @% V( C8 v1 C8 J/ Q
晕倒!  W6 R& i/ ]: A% e! I6 s) v4 Y
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7#
发表于 2013-7-10 00:45:38 | 只看该作者
本帖最后由 zerowing 于 2013-7-11 00:17 编辑
# ?1 j, k- b" {
6 l) r) I; t5 S, Y  f这是“酒爷”对“九爷”下的战书吗?哈哈!看来是等不到传说中的大师了。哈哈。那就参与进来好了。# `1 S" b6 {, P; J
跟LIAO大交流了下,对他的观点认同。但是,咱有咱的说法。5 I0 x/ K4 K2 L5 J* T9 l+ G1 o/ H' v
说法1:对于一个热胀的线变过程,比如从T1到T2,膨胀系数a,那么有D2-D1=a*(T2-T1)*D1。这个没错吧。然后从T2再变回T1,出现,D2-D3=a*(T2-T1)*D2。所以,很容易发现,实际上D2-D1是小于D2-D3的。也就是说热装后,孔变小了一些。平均过盈量变大。同时,这个过程中,对任意一个内径进行线变分析,ddi,那么跟据上述变化,冷却后会出现表面粗导度升高的结果。
; [/ \( R: n9 z2 i6 Z/ m, A+ @
* w0 r( Q% _" A7 w4 {4 z  _9 y说法2:谈原子分子层面。在晶格结构改变之前,升温增加原子分子活性,间距变大。反之减小。因此引发线变。但是跟据变化过程不同,间距变化量也不同。一种理解是,从小间距到大间距,同样升温下,分子(原子)在增加动能的同时,需要克服势能做功,即E=Em+Ek。而降温过程,E=Em-Ek。由此可见,收缩压力永远高于舒张压。冷装只会比热装压力小。8 ?6 ?; D5 p4 H2 a- x

4 \/ i4 ?5 q6 e! i3 C8 `最后,综合上面两种说法,热装压力大。

点评

热装是否考虑分子扩散呢、?扩散后分子间的接触面大大的增加,进而摩擦力也会增加许多,这方面的因素是否应该考虑进去 ?  发表于 2013-10-10 22:15
第一个问题看我的点评。第二个问题,加热本身就是增加系统总能量,不可能按平衡算  发表于 2013-7-15 00:03
势能应该等于加热前的总量才是,它怎么会又变化呢?要是有变化,能量哪里来?  发表于 2013-7-14 23:26
我有一个问题不明白,想请教zerowing大侠,按照你的第一个说法“加热到T2然后冷却到T1”孔就变小了一些,那N个循环之后,孔是不是会变得很小?你的第二个说法,按照能量守恒定律,物体冷却到T1时,内部物质的动能和  发表于 2013-7-14 23:24
静待结果吧。  发表于 2013-7-12 12:02
奥氏体转变温度附近的。  发表于 2013-7-12 11:46
大虾说的对。是我们自己说得跑偏题了。单就本题而言,既便有那么点区别,在工程上也是不值得关注的。就像没有人会在意汽轮机轴承座重了10g。之所以选择不同的方式,主要是受制于尺寸、温度,没人想把零件加热到  发表于 2013-7-12 11:45
我们这些参与的人,好像一群瞎子在摸象,每个人其实只说了一个方面。哈哈。这教授水平很高!  发表于 2013-7-12 10:33
同样,冷装后升温也是这样。要看一个时效性。时效之外,就应该是LIAO大的晶格理论了。在未发生晶项改变的情况下,那就只能说最后结果是没影响了。后来想了想,答案应该就是这个  发表于 2013-7-12 10:32
说实话,虽然这么推热胀过程的变形量,但是我不确认这种观点。一个轴加热一次如果内孔真会大一点点的话。那么还有问题了。不过,这里没有考虑一个时效问题。如果降温时间够长,那么推理不成立。  发表于 2013-7-12 10:30
呵呵,貌似越玩越热闹了。不过楼主定义到冷装-50度,估计LIAO大的理论要实现了。  发表于 2013-7-12 10:28
特定的对象聊更好,比如叶轮-转子,轴-轴承  发表于 2013-7-12 10:21
是复杂的三维应力状态。主气阀阀座冷、热都采用。关键是收尺寸限制。薄壁的要考虑孔不规则变形后局部屈服,以及边角处的应力,屈服了应力就舒缓了,也就是说结合松弛了。酒大虾的问题提得很好,但应该放在一个  发表于 2013-7-12 10:20
佩服zerowing大虾的材料学知识!不过个人认为加热时D1和收缩时D2的为小量,a*DeltaT也是小量,小量乘小量算是高阶无穷小,在工程上意义有限。这个问题的关键在于孔,汽轮机叶轮和主轴采用套装结构就死红套,结合处  发表于 2013-7-12 10:13
看看43#先, 07/11 00:23  发表于 2013-7-11 00:23
恩,酒爷说得对。我们确实是来学习的。恩恩  发表于 2013-7-10 08:58
我们是来学习的,不是神马下战书。  发表于 2013-7-10 08:53
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8#
发表于 2013-7-10 01:33:50 | 只看该作者
本帖最后由 LIAOYAO 于 2013-7-10 09:27 编辑
, @& m2 {$ k: }  R
6 z' A8 v! p1 q. ?; ?$ c6 x& S过盈量1~2丝呀,45钢俺一般系数取12.7(127要偶去^_^),按照50的尺寸只需温度变化32°左右,放冰箱也就是到0°左右,可能会有点紧,再不成俺去买干冰回来,降他个到负30多摄氏度都不是问题。加热也就60°。1 R( Z0 {& j9 q" z( b
. P+ P. Z# h- A' o, A1 n
为了放进去,烧个开水或油泡泡也就可以。" K; U* S% {! a

& ]- Q7 e( F* y* ?( A  S) G-30°或 100°,晕倒,两者对材料的影响是不同的,靠,看来还是不要花钱去买冰了。 烧烧开水还是比较简单,呵呵。& d  H, `  S3 l) ?3 d3 E

$ Q6 l4 y4 a! t) A. N, i  P俺是选    1、热装的工件需要的压拆力大。

4 A4 G2 k  S/ F8 f' L1 J* i2 j; h1 S+ O
. U, a( W( y5 ^4 @$ N/ ^答案是冷裝  编辑一下,7/10,09:27 这是在实验羊群效应9 w! C& N- @) M7 f

* M2 I) _. R# ?7 q要问俺是啥原因,俺就告诉你,俺喜欢发骚的。
+ _$ G' y2 _+ H0 X1 t; i
9 C1 A0 ~" P# A" O, i2 D( b

点评

75℃温度变化引起的膨胀或收缩量不足以影响装配哈拆卸  发表于 2013-7-12 14:27
零下膨胀系数小于零上 以室温25℃算,加热温度变化是75℃,冷却温度变化也是75℃,膨胀和收缩量都很小可以忽略吧。 这样孔热大尺寸是,轴冷小尺寸是  发表于 2013-7-12 14:19
最新理解,应该选5。不同条件下,结果不同。哈哈  发表于 2013-7-12 10:34
因未验证,具体结果俺还是以晶粒形态为判断依据,体心、面心、六方密之体积各有不同,还有晶界(固溶)问题。如果在升降温过程中有晶态改变,就是1或2,否则就是3。  发表于 2013-7-11 01:47
哈哈,你这着太牛了。43的我看了,在晶格结构变形前是我说的第二种说法。变形后就是固溶。其实也是那个原理,间距压缩到一定程度,就会挤出其他原子形成原子团结构,表现为单层分子数增加,硬化。  发表于 2013-7-11 01:25
45#钢 20°-100°C 膨胀系数 11.59 ^-6 ;零下 膨胀系数尚未查得数据。  发表于 2013-7-11 00:53
也无需再重新编辑呀, 直接Ctrl A 就看得见了呀! ^_^  发表于 2013-7-11 00:25
貌似不用藏了,我已经把我的观点更新上来了,LIAO大不妨也显示出来吧。  发表于 2013-7-11 00:18
。。LIAO大突然一用敬语,我深感不适啊。私下交流下,向大侠学习下。  发表于 2013-7-10 11:41
关于低温装配和本例的看法俺和您不同,要尊重酒侠现在先保留。  发表于 2013-7-10 11:34
同意冷装。大概推了推,同样情况下,冷装出来的拆卸力一定会大。明白为啥鬼子搞低温装配室了。  发表于 2013-7-10 11:00
世间有五界,天地人神鬼。估计大神说得98%是神届的,我等凡夫俗子够不到。哈哈  发表于 2013-7-10 09:13
回酒侠,俺不在那98%之列,更不是2%里的,人说JX”GCS“是要有本的,俺木有本 非是98%+2%之属。  发表于 2013-7-10 09:06
被大伙认同的称为高人;被群众同擂的叫做糕人。 倘若等的是糕人,还不如看看 http://video.sina.com.cn/p/news/w/v/2013-07-09/131262649439.html  发表于 2013-7-10 08:59
你也属于那98%之列!哈哈哈!  发表于 2013-7-10 08:54
哈哈!啥叫做 “破窗效应” 或是说 “羊群效应” 这就是例子。  发表于 2013-7-10 08:39
我们要先等高人给出正确答案。哈哈。  发表于 2013-7-10 02:40
回复 支持 1 反对 0

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9#
发表于 2013-7-10 02:41:11 | 只看该作者
我选热装的拆装需要的压力大!一般过盈1~2丝可以直接干进去!

点评

呵呵,记得以前车间里的行车的变速箱轴经常断,就是24磅铁锤抡进去的,尺寸与此一样的。  发表于 2013-7-11 22:05
计算放一边,1~2丝确实用个木槌就搞进去了  发表于 2013-7-10 09:04
严格的计算推导过程?  发表于 2013-7-10 08:54
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10#
发表于 2013-7-10 05:59:50 | 只看该作者
热装压柴力大,因为通常轴质量大,环质量小,热装加热环,所以装上后环将温度传导至轴,降温相对快。+ m! ^/ I0 I, v5 B2 \7 B! W% e
冷装时冷冻轴,装上后所以升温相对慢,速冷或速热的形变大,所以热装压材力大。
  B7 w1 D7 ~7 }0 q. ]- q7 ^) N# V& ^3 o7 U( Z* t
当然如果轴质量要比环小,那就反过来,一般环不会比轴大吧。

点评

也算有严密推理过程,赞一个!  发表于 2013-7-10 12:33
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