轴孔过盈量确定

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 15:33
, ~  s7 o7 G5 K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？
  c3 k. F$ K; K* m* 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。
) z' o8 D  n, @1 A" J& |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。
-----圆柱面过盈联接计算结果-----2017年06月01日

1 ]& }8 _2 {+ G(一) 基本参数:
' I/ J/ y9 c) }# w' ^9 x' c$ d 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
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
! z& i9 F5 V4 P8 \8 U+ D$ b
(二) 包容件:                             (三) 被包容件
# Y0 p- R4 f/ m 1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料
, j: I) r; x; q( A. f5 L 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
" C* \/ \2 C5 q, D3 z, L5 z+ C" ? 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
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
7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
0 V$ [! D/ ?1 ? 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
10 内径下偏差         0.00000     10 外径下偏差           0.08400
* p/ b/ |+ Z' |/ J  l
(四) 计算结果:
$ C! w  K' p0 A# Q! A+ z% t5 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 l! M- |2 e* y 2 所需最小有效过盈量      0.07051          13 被包容件最大应力(MPa)  603.00372
& i' N1 w- @, Z7 e: t 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
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 y1 E3 d9 L6 H) f0 n; _ 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
: Z4 K0 U+ ]/ [& a6 M 7 给定的最大过盈量         0.09700          18 过盈装配压入力(N)         36758.784
8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
' L' q, B5 z/ o' o6 P 9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
10 所需传递力(N)             23809.523      21 被包容件冷却后温度(℃) 0.0
( B- Y# R$ q) y" A" V0 g9 h( c11 最小传递力(N)             23995.529      22 安全系数                        1.00781
, E7 y: |( w8 l3 K
(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。
$ O  R/ p1 v0 [6 ?2 b: k* q' J2 包容件最大结合压力小于许用结合压力,强度足够。
  N; {( ?9 P% M3 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

----------结束----------
/ G) t3 l$ }, o/ ]" ]8 {

" S$ l' A/ J  R1 H3 t

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
' p/ X2 J# D3 `% Y  V1、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？
; O  I0 U+ {* e; d2、如果结构尺寸不能 ...

* z( m- c: x$ S9 ?+ _3 a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。
0 S5 v1 v' ^' s3、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：
( Y/ ^% r& d5 F" j1、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；
0 A$ p  ~; ^" Q$ i  p0 x0 F2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
# r1 i" v3 N2 b; J& I遇到的问题：
/ a" }3 V! t: Z" S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" g: S% s# J
- V+ I& x; Q5 S+ w# ^2 N4 i

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。
/ z: z0 t/ [9 b- [1 P$ g2、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。
6 H  Y% V' G; z3、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
, e3 J, _$ A7 L( b1 P$ ]3 H, Z1、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 ...

) H. |8 i4 b% g1、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、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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