轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
4 W2 |6 q- n2 @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 ...

, X3 L* X+ g, b$ l8 e2 j" L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？
* E6 C- ]5 r! \4 H9 P2、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。
* m9 w1 E) L2 m& G) \- x' `" o/ S-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日
. M* T' D5 G$ {* }- \/ Z7 ]5 R4 ^
! g2 f3 l+ ?9 p3 e, W4 K(一) 基本参数:
& Q$ _5 t5 V3 ^5 W! c; r1 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
4 摩擦因数 0.110 8 温差法装配最小间隙 0.030

(二) 包容件: (三) 被包容件
; K* ?2 a$ N" I7 |1 Z. H1 材料类型 塑性材料 1 材料类型 塑性材料
) ?) s# P* `1 L' i/ C2 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
- b# s' [! W+ y6 n$ D! d7 @4 泊松比 0.300 4 泊松比 0.300
" a. O6 l/ m3 [: ?) G& w5 屈服点(MPa) 785.0 5 屈服点(MPa) 785.0
1 `; P# K* `7 p4 t% o& {% M& c6 抗拉强度(MPa) 980.0 6 抗拉强度(MPa) 980.0
$ F( t% l6 m, M# P6 ^7 表面粗糙度 Ra 1.6000 7 表面粗糙度 Ra 0.8000
! q" K7 ]. y3 g" }: @7 Y$ K8 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
10 内径下偏差 0.00000 10 外径下偏差 0.08400

(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
# h& s) ^2 z& Y _, ~0 i7 a3 不变形最大结合应力 334.51657 14 包容件外径最小扩大量 0.03191
7 X" V1 ~) {4 b- Y4 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
, b! |; V$ t! o2 W6 给定的最小过盈量 0.07100 17 被包容件内径最大缩小量 0.00000
' O' U" w! q/ O$ O7 给定的最大过盈量 0.09700 18 过盈装配压入力(N) 36758.784
0 t0 B* w7 G/ C8 最小结合应力(MPa) 196.81544 19 压出力(N) 55138.177
- @% o. t( k) p; C. Y& }- f9 最大结合应力(MPa) 301.50186 20 包容件加热后温度(℃) 0.0
4 [' s! n9 L& m10 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:
7 M9 Y" k% P+ J' K5 |& n1 所选配合能传递所需扭矩及轴向力,联接强度足够。
* Z- _0 W# ?) C. S* a# v2 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。

4 t- C/ s# c# ]& A& I(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

/ n* k" b7 i! o( _% L& V----------结束----------

& H# V% L2 E2 `3 f+ T# r5 e

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
" }3 o! Z2 y/ g. k3 _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？
3 D2 V$ ]) A( |* l& _1 j2、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；
2、这个产品我们公司做了3年了，一直是45#调质。
3、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）。
# M8 I0 A( ?, s8 E4 V' E/ Z3 p) G现在情况：
1 f! V! q3 U* D F/ B1、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；
4 S# L1 e* ]9 B* J" N2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
. a1 a/ Q$ c' b+ f遇到的问题：
$ n+ {9 I- i) G% m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；
" I0 Z3 m/ S D6 f. s3 N, f2、验证是否与硬度有关？是否是轴或孔硬度一致性差。


2 }* C3 S. V1 q. C
2 e3 t1 n& Y( f$ m+ E9 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。
/ G" O5 G' a/ ]+ o% 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
" m3 v, G, {( W$ e$ T- Q/ _3 c1、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 ...

& {' P8 H7 O" l; }' }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。
% W% i* n9 v/ _: Z4 j$ Z2、加工时走极限差也是权宜之计。
8 `' q3 B0 c* _7 i3、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）
3 V9 ]" f% O' g/ K; ?* C" n4、多谢解答。