軸孔過盈量確定

十年磨劍

myfunction 發表于 2017-6-1 15:33
! s! y* s$ G% j) ~  q% Z# Z: b傳遞300N.m扭矩，所需的過盈量要達到0.071，所選過盈0.034-0.068肯定是不夠的，但是過盈超過0.0487時，包容 ...

/ w5 @6 X1 |4 X; K軸調質280-320HBW，孔調質160-210HBW，看來是這個影響了，如何把這個計算進去呢？
8 W' n# m  o- f2 g- t$ C+ o" h

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1、樓主確定別人也是45鋼調質硬度嗎？有沒有研究過國外或同行業標桿企業的產品原件？
2、如果結構尺寸不能改變，就必須在材料和熱處理上想辦法了，說白了就是提高機械性能，提高其屈服極限和抗拉強度。
3、不管怎樣提高材料機械性能，過盈量是必須加大到0.071以上的。有沒有可能采用溫差法裝配，這樣可以降低最小過盈量，孔不能加溫的話，可以將軸冷凍呀。

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用40Cr淬火吧，HRC45以上應該可以了，屈服極限達到785MPa。
-----圓柱面過盈聯接計算結果-----2017年06月01日
% U, |+ i5 v$ o7 d; M) i
( y5 Y. D: Q( D& {(一) 基本參數:
1 聯接類型              壓入法          5 傳遞扭矩(N.m)          300.000
5 [* t: _  z; B- X 2 結合圓直徑          25.200          6 軸向力(N)                 0.000
3 結合長度              14.000          7 環境溫度(℃)            20.0
4 摩擦因數              0.110           8 溫差法裝配最小間隙   0.030
% |( H* J! y3 k+ b0 \5 \
+ x- E# M: J0 w% t+ N' j(二) 包容件:                             (三) 被包容件
5 l" l1 f* k' Z. u 1 材料類型            塑性材料        1 材料類型               塑性材料
2 外徑                   50.000           2 內徑                      0.000
8 e6 p. ~* j1 P% Z; H  n 3 彈性模量(MPa)   210000.0       3 彈性模量(MPa)      210000.0
1 v7 R: B: W$ u4 _ 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
5 屈服點(MPa)       785.0            5 屈服點(MPa)          785.0
" |8 F. ]0 ^6 K! I- u; d 6 抗拉強度(MPa)    980.0           6 抗拉強度(MPa)       980.0
7 表面粗糙度         Ra 1.6000    7 表面粗糙度            Ra 0.8000
8 線膨脹系數(加熱) 11.000       8 線膨脹系數(冷卻)   -8.500
9 內徑上偏差          0.01300      9 外徑上偏差            0.09700
+ B4 B' V- K3 ?* p/ }10 內徑下偏差         0.00000     10 外徑下偏差           0.08400
) X: q9 }: P" \' p
& y- M& M6 S: ~) e(四) 計算結果:
0 N) X1 `0 W4 F+ O  c 1 所需最小結合應力(MPa) 195.28980      12 包容件最大應力(MPa)      707.52534
2 所需最小有效過盈量      0.07051          13 被包容件最大應力(MPa)  603.00372
5 Q  M8 ^4 z' \2 w) h6 s 3 不變形最大結合應力      334.51657      14 包容件外徑最小擴大量   0.03191
4 不變形最大有效過盈量  0.10762          15 包容件外徑最大擴大量   0.04889
8 ?2 a" ]3 U5 G2 q 5 不變形的最大傳遞力(N) 40783.903      16 被包容件內徑最小縮小量 0.00000
# I: V( i3 v! a/ F/ m" C 6 給定的最小過盈量         0.07100          17 被包容件內徑最大縮小量 0.00000
6 C; U, L$ l, Y) M4 n5 o4 W* x1 c 7 給定的最大過盈量         0.09700          18 過盈裝配壓入力(N)         36758.784
8 最小結合應力(MPa)      196.81544       19 壓出力(N)                      55138.177
9 最大結合應力(MPa)      301.50186       20 包容件加熱后溫度(℃)    0.0
5 a; ^# k4 `6 n; o, a; g10 所需傳遞力(N)             23809.523      21 被包容件冷卻后溫度(℃) 0.0
9 [5 n- M, ^& h+ K+ V11 最小傳遞力(N)             23995.529      22 安全系數                        1.00781

(五) 校核結論:
1 所選配合能傳遞所需扭矩及軸向力,聯接強度足夠。
+ L4 J1 i$ i; a" ?' j! j7 [2 包容件最大結合壓力小于許用結合壓力,強度足夠。
8 q- z) g% j0 i2 C" M5 }3 J+ S9 z( z3 被包容件最大結合壓力小于許用結合壓力,強度足夠。

9 T6 J8 n: k) p% w% z: w(六) 參考資料: 《機械設計手冊》(第2版,第3卷) 機械工業出版社 2000

$ g& U  o( I; D% `* w' m----------結束----------

十年磨劍

myfunction 發表于 2017-6-1 16:21
1、樓主確定別人也是45鋼調質硬度嗎？有沒有研究過國外或同行業標桿企業的產品原件？
2、如果結構尺寸不能 ...

( a! S- b! V/ E: D. w  \3 w+ i9 H首先，多謝耐心解答！就這個問題作出幾點說明：1、標桿企業我不確定，但我接觸到的同行大多是45#或者40CR；
; E3 d9 x' F' Q6 m0 R; B2、這個產品我們公司做了3年了，一直是45#調質。
, |3 t8 m( k2 J3、裝配方式為壓入法。
6 @5 {+ ?! e$ a$ D) X以上是我們公司一直以來做的（設計者是國內標桿企業的資深產品工程師，被我們公司挖過來的）。
& u6 T; e  {+ }! P6 H, F" O7 I現在情況：
" F) e2 H7 W- ^5 `1、行業內要求抗扭距300N.m，我用壓力試驗機記錄壓裝力，然后用靜扭試驗機進行驗證：配合時，壓裝力在16KN以上可以滿足；
3 R& v. D) X8 d- J  s2、軸孔配合公差為H7/v6，加工時軸走上差，孔走下差；
" [/ W, F9 m& |遇到的問題：
4 B) l) v, i# l- p2 U壓裝力不穩定，在10KN-20KN，集中在10KN-15KN，偶爾會會超過20KN或者低于10KN。
改正措施：
+ Q/ b# O5 f1 K. `1、調整公差帶，這是我本次求助的目的；
% t- o) a+ u; D# ~" M( J2、驗證是否與硬度有關？是否是軸或孔硬度一致性差。


  d( y; {( X% J' [( M
4 P3 c- w( M$ A% S9 D' T5 W/ K

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1、本人對你所述“壓裝力在16KN以上可以滿足300N.m扭矩傳遞”持保留意見。盡管你可能驗證過，但是根據計算，壓入力16KN時，過盈量大約是0.045左右，所能傳遞的計算扭矩也只有180N.m左右，所以我覺得這樣設計上就可靠性不高。實際使用的這三年中，該處失效的故障率大嗎？應該是很大才對呀，否則就是實際使用扭矩遠遠沒達到300N.m。
2、你說加工時軸走上差，孔走下差。這是及不負責的，也不符合正態分布規律。所以，必須要調整公差帶，建議把孔做成H6，軸做成非標準公差，根據實際加工情況，5-6級之間。
3、跟硬度有關系。熱處理改進是對的，包容件的硬度至少提高到280以上，軸的硬度也可以再提高一點。還有采用40Cr材料，比45肯定要好些，淬透性好得多。

十年磨劍

myfunction 發表于 2017-6-1 17:50
, s' z, d6 i: X$ L! T6 `6 n1、本人對你所述“壓裝力在16KN以上可以滿足300N.m扭矩傳遞”持保留意見。盡管你可能驗證過，但是根據計算 ...

/ ]! ?' ?0 M; p& [$ s1、我對“16KN”也持保留意見，但實際操作做下來，我就以這個為標準了，理論計算確實無法滿足使用要求。實際使用時遠遠達不到300N.M，這是極限工況下的要求。
2、加工時走極限差也是權宜之計。
3、公差帶和硬度調整我會爭取做驗證。（雖然我做出來領導也不會改）
4、多謝解答。
% ^- u$ p& S1 X- N4 h