軸孔過盈量確定

十年磨劍

myfunction 發表于 2017-6-1 15:33
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 ...

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？

myfunction

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？
% U# O2 H- \3 U( r6 k( }* C1 U0 y2、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。
9 R4 _5 o  ~9 z* l+ C  [-----圓柱面過盈聯接計算結果-----2017年06月01日

(一) 基本參數:
7 Y* @1 V) d( g# R9 }2 J 1 聯接類型              壓入法          5 傳遞扭矩(N.m)          300.000
2 結合圓直徑          25.200          6 軸向力(N)                 0.000
) Y2 S- m" \9 {) } 3 結合長度              14.000          7 環境溫度(℃)            20.0
2 M& ]* N  `- y7 `* Z! z0 K2 h 4 摩擦因數              0.110           8 溫差法裝配最小間隙   0.030
; q+ Z) v# B# W7 ^
# T& i$ c! t! Q(二) 包容件:                             (三) 被包容件
1 材料類型            塑性材料        1 材料類型               塑性材料
" |! z% A) k8 V  O% h: S 2 外徑                   50.000           2 內徑                      0.000
3 彈性模量(MPa)   210000.0       3 彈性模量(MPa)      210000.0
4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
) |9 f1 e) P( f& l" ~ 5 屈服點(MPa)       785.0            5 屈服點(MPa)          785.0
5 w4 q8 B8 n5 `9 T+ R 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
  D. F' l' ^0 W* e10 內徑下偏差         0.00000     10 外徑下偏差           0.08400
, C9 U4 X$ a0 ~; q
(四) 計算結果:
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
! d! O8 s1 J; { 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
+ {4 |3 u+ I4 l1 W* i# l% _6 [ 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
: n. I% m6 v. q/ c# @+ v4 X 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
1 E: i& u( U! e" |$ l; e  e' d 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
% h, q4 M( D1 Q) x: O0 n 9 最大結合應力(MPa)      301.50186       20 包容件加熱后溫度(℃)    0.0
2 L! }9 O2 N# }) U0 ?7 |) b1 ^3 K+ F# H10 所需傳遞力(N)             23809.523      21 被包容件冷卻后溫度(℃) 0.0
11 最小傳遞力(N)             23995.529      22 安全系數                        1.00781

+ d% g; n0 a! F( B8 K- r1 D" t4 r7 [5 L(五) 校核結論:
* y$ u5 x8 O+ Y3 t' H$ ^6 p1 所選配合能傳遞所需扭矩及軸向力,聯接強度足夠。
: P9 |9 L9 H2 U* L, j  S' F, b  x2 包容件最大結合壓力小于許用結合壓力,強度足夠。
3 被包容件最大結合壓力小于許用結合壓力,強度足夠。
9 R. h. I  i3 A% ]
' b# r4 _0 y, T7 W8 H/ ^" |' x; H  @(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
2 h$ [: Z# O; A% ^0 \
----------結束----------

2 ?8 B- P6 e- }+ ^0 l
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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？
0 I3 ]) b* E4 e4 w3 y2 c4 y: G2、如果結構尺寸不能 ...

8 p4 u4 C9 E; M7 [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；
/ t# i3 y$ S: t4 A2、這個產品我們公司做了3年了，一直是45#調質。
! I+ N% l& ^8 S& L& }/ c3、裝配方式為壓入法。
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）。
現在情況：
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；
# {4 }4 B1 C6 O1 T7 V& n2、軸孔配合公差為H7/v6，加工時軸走上差，孔走下差；
遇到的問題：
& O  p+ {5 z+ H' U' E* i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：
1、調整公差帶，這是我本次求助的目的；
; [) D& x# z( w) }) z0 R2、驗證是否與硬度有關？是否是軸或孔硬度一致性差。

! [0 a) o+ R% B/ v


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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
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 ...

1、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。
* s( D+ j6 J& ]: N3、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。
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