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 ...

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？
/ Z% w! k' ]: S. e2、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。
& |2 T9 Z* \* N% W' ~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。
8 o0 T  m( W1 i" ?-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日

) x; g* |( j( [1 f: B! @& b2 u0 x) `(一) 基本参数:
& k% E8 z8 H9 j& `. i1 a% I 1 联接类型              压入法          5 传递扭矩(N.m)          300.000
1 q; b7 Y( M$ K: W4 V; Y8 d 2 结合圆直径          25.200          6 轴向力(N)                 0.000
) w2 N) m* [- _7 N8 s6 b' @; G3 P 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

- `, p+ z  [# {7 F+ D1 t" V5 r  i: u" F(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 L7 \9 @" a( R. `. U7 v  _ 2 外径                   50.000           2 内径                      0.000
4 M& C) X" Y# ^) h# x5 A. v& r 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
! f$ r/ E' |8 q* B! Z 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
& {0 N5 G* Z! f6 g 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
  ~* K: E( r, s 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
6 y" m& W# T( ]4 Q0 |/ `% `; @10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400

(四) 计算结果:
$ G& y1 o9 c5 K$ n+ u 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
0 |5 r$ z" P2 ~  C1 r- B  c) s) j 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
2 d% }9 T/ ~8 C- d 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
7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
  a' b" Z8 D% X$ ` 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
" x  r/ d# I" [; l" {, A5 k 9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
; G# W9 Y( [% j" W# T10 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

0 t! E  e0 k; \: a(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。
, [) ?2 v* G5 U! A3 n  `: O2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
4 g/ \' ?" K: h" `5 [! Z' ]3 被包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。

(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
2 @8 L% P( w% t' u& L( D
) e7 Y5 X5 G* v8 W----------结束----------

  j; E4 R: \, @: b: Y
2 h. e5 w( v% h9 W# Q5 G2 ]% M3 |

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 ...

" t! I; y% U' U. Z0 |3 a) D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。
( k4 o; _; N$ ~8 D3、装配方式为压入法。
' E; X  R4 m- y- k1 g; V. k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）。
* G5 {: A& z1 f现在情况：
4 b  ]( |5 c" T# p, b/ L3 z) Q1、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；
: i2 p- T. Q# Q  B4 F1 @: Z2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
遇到的问题：
) c/ W4 z' @; l1 a3 L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。
3 ^! t$ R; p* c2 O改正措施：
! d. ^, @6 ?8 w8 H* e5 h( M2 n& z2 v1、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。
3 I9 V+ B! N& S( d1 c$ E


6 P8 s7 O0 g% D/ u

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。
. D% G1 V1 `5 V2、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。
3、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 ...

0 |5 P3 P6 o! G/ U) ^. U1、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。
2、加工时走极限差也是权宜之计。
3 @+ n2 `/ d# l9 |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。
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