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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
2 a0 w; }- a: H3 P) j4 e$ |% j* f$ @& ]: g
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。
$ x* R3 {, G# A6 B' w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。
- `9 l" l7 C: @) e% F
咱来一道难不倒“98%”工程师的题。并指望高人指教。
2 J2 _; _! |5 h" S
/ w- W$ O; d% ]; z4 a4 g! h6 n+ Y
说:# K9 C3 H3 H3 P" _7 G/ E" I* Z) X
正常条件下,一个轴,一个环。都是45号钢。
$ a% g9 G2 e( _/ {6 D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,
8 K5 b6 _7 L, Y3 `: h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。' b5 y9 A5 ]$ T4 ]0 U- c
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).' p( ?0 @$ L0 a* I, h) J1 W
# z, P8 W# k8 o0 o9 U* P
说要把轴和环装配起来,不用压装,
2 V% |5 x' d  G& V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。
" E) C, D# j: @! k7 J( @1 }8 L# ? 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/ g, _5 Q
两个工件装配到一起后,然后用压力机压拆。
3 ]2 p9 J7 ^4 d6 v: m假设压拆过程一样,加载速度什么的都一样,
+ d8 q* v& ]* ]6 s' U; j9 |; b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)- L- q9 k* E3 y$ b5 W9 j% X/ [) s
1、热装的工件需要的压拆力大。% m0 G8 N) B1 o( J  g2 A9 e) Q" Z
2、冷装的工件需要的压拆力大。
1 h9 _! p3 p9 d! Q, ^3、基本相同。
$ p5 v, `3 A4 w9 u1 ]4 K4、随机,没有一定。0 ^( k% R0 M, o* `9 k0 o, ^
5、另有答案。
, H+ C6 z/ Q; D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。: q2 x, l1 S0 l) P5 T8 `- W

2 \+ k7 o, {! U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。”
2 H+ m! S/ h) p- B$ T
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 q9 S6 y5 ]1 d% `

4 H% H" j% i0 w1 ?' b$ S$ r9 H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。0 i1 }+ |1 S/ A* U# 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。!
# ?/ X1 c# A0 Z$ r  ?
蓝字是第一次编辑。
6 i3 G5 ~. p1 L" X' t- x% C/ |红字是第二次编辑,主要意思都没有变。
! L/ C2 }4 [$ y& i

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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参与人数 2威望 +2 收起 理由
沉没二十年 + 1
生而为赢 + 1 思想深刻,见多识广!

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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。
+ V; d# R% O1 v5 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 9 G* B& p5 }& \, S5 n

7 h0 a% ]1 ?6 ~( V9 y冷装的工件需要的压拆力大
' M7 t  _% _4 i( a' h" 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)
9 _3 T7 {5 C9 G(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 I; w: n6 x. Q( q7 W4 b4 i( k& A
当然了 这个其实还受加热或者冷却时装配间隙影响/ E; T2 R3 _: E
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)
. |; d/ `+ E6 r: Z2 S+ N. s20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 1 L3 k/ \4 {7 x: g3 I3 x
冷装的工件需要的压拆力大
! k! M1 ~' h8 B3 o6 `" [+ H1 i, ^( F6 U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 ...
, Y3 V' t, M- C3 m' m
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!
" E6 v! i2 v( Z& B5 X6 O, \- w! ~2 @
晕倒!' B: e  N5 W' x" h0 q
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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 ; W# Q( S+ D  w% g* V, O
, A& o: k7 f9 m( c
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。3 C. Z1 Z/ }' k
跟LIAO大交流了下,对他的观点认同。但是,咱有咱的说法。9 S) L; F/ B: E" F- H
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。5 I. N; o$ |8 ~) ]
2 H, w7 o2 E1 N. S
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。
- [# m+ P/ w% n0 \8 T4 e
7 J4 r+ N( d7 S  o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 / x! O% B3 H+ W( }9 Q
2 c+ `$ @) c; k5 l  M
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°。4 f/ R; j. B/ t& H$ s

3 R6 ]1 A2 o+ ~9 F5 K+ v为了放进去,烧个开水或油泡泡也就可以。
5 V; D, Q) E9 w+ t! l
* P. @8 X) @, E9 W$ ^6 G- K/ U-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。+ T1 w/ y5 i* ?$ T) `9 ]
) N* a$ @5 i: V: J
俺是选    1、热装的工件需要的压拆力大。

- b9 N" S. s/ U5 Z8 S9 }/ v" Z
$ U$ }  w7 N8 F$ A0 ~& m答案是冷裝  编辑一下,7/10,09:27 这是在实验羊群效应8 I: j) n! x* d

  I' o4 q9 t5 v) J( A( u2 o要问俺是啥原因,俺就告诉你,俺喜欢发骚的。
0 Z- v6 P. W, Z  g. }( i
0 |3 ?; I1 r6 Z3 v4 T. D

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。
+ ~) k4 S3 D+ B( t! ~* Z0 p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。
$ ~* @; Q7 G7 `/ n" Q
- m3 m, O$ |1 o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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