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？
/ V. n  j8 z/ ~% y4 p& t/ Q( j3 [2、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。
6 L/ @/ D5 I! v1 q' Q7 B, V' ~' Q3、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
2 G+ @2 P% t# \' M* v/ i; s- z" _6 P
* h. O8 {$ I2 }( i# E# H8 ](一) 基本参数:
' X4 z1 D- z$ d  ^# m0 E 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
' ]! N6 d+ W$ v8 ~7 S& E  o0 m9 x 4 摩擦因数              0.110           8 温差法装配最小间隙   0.030
; ]: N9 ~% v1 T2 V- S; x
(二) 包容件:                             (三) 被包容件
( Y  K7 }" C0 Z# d4 p 1 材料类型            塑性材料        1 材料类型               塑性材料
' d, I6 o' }- I* j# ` 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
* K  Y! O; i& {- u; A& g 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
' @$ _" L5 I0 o& }& c 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
( {+ c6 H+ Q7 t6 o/ F. T1 n 7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
) \# O- U/ O) [2 n& v2 r8 n1 ~ 8 线膨胀系数(加热) 11.000       8 线膨胀系数(冷却)   -8.500
% {9 f; ?. p: n- Y: h& N, w 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! P0 R9 B' M! m# Z2 f2 o3 L
(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
/ b1 ~* d6 y, P/ J7 K& \# m3 U 2 所需最小有效过盈量      0.07051          13 被包容件最大应力(MPa)  603.00372
9 }! C* W7 ~, b 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
+ `. D) v" n( ?. x 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
" s! B1 b" {, j  c% B& q. p! ^6 Q 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
4 t+ ~1 A$ V# \$ R6 [& f$ S 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
( j) c3 p; C6 S1 b. q 8 最小结合应力(MPa)      196.81544       19 压出力(N)                      55138.177
( l$ S' D5 K7 `, N, e  G8 R7 ^ 9 最大结合应力(MPa)      301.50186       20 包容件加热后温度(℃)    0.0
! g2 W- p3 \9 a7 Q- y( ^+ Y10 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
8 ]5 i3 N+ b- u8 l
(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 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。
( l2 C* ^$ P+ A7 ?9 O9 b4 H
(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

3 Z! `0 W* K& j3 L. e& q5 y----------结束----------
6 h* m/ F2 X: q8 b7 S

十年磨剑

myfunction 发表于 2017-6-1 16:21
2 ^) I, h& k, f* y' F& p/ P1、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？
: t" a/ [) e# e( ^$ F9 s0 Y! {" 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；
1 ?1 Z. {! n4 ]. u) n& p2、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。
3 ]. |) L: s0 c0 e6 y# |/ o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）。
+ g3 o( k& r) G5 O8 ^3 Y现在情况：
1、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；
2、轴孔配合公差为H7/v6，加工时轴走上差，孔走下差；
( l" O9 W; G- A0 p. ], |遇到的问题：
! ~7 X+ u. X" D! Z3 ]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。
+ H3 j( E) M4 Z7 X  E& f8 h



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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。
* V/ P; Q9 t/ r1 C9 D2、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。
! U- F, Q3 Y9 U; m  V3、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 ...

( |3 a# \1 A0 o( t5 k" N1、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。
/ h" Q1 ~: {7 ]) T. M2、加工时走极限差也是权宜之计。
# Y9 S2 h. S- D/ z$ j3、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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