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 ...

! b8 s: Q3 m0 n* ^# r) i3 f4 a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？
, Q, {1 x5 ?# `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。
4 v8 c* [; n4 U3、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
4 D' s0 }1 Q  m- t8 |* e/ p
1 s) t3 E" x* m) C- c9 v(一) 基本參數:
) |$ J, I/ n; |; X4 o 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
4 N; R' g+ ^1 x. _! ^) I9 i 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
( O  C/ h5 L  Z+ U  U
$ E+ i3 K8 j; N: P(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
. |' g. c/ S2 ?0 x) g; p$ Z: N 2 外徑                   50.000           2 內徑                      0.000
& _1 |+ }# g( ~$ g4 ]% `  @1 t 3 彈性模量(MPa)   210000.0       3 彈性模量(MPa)      210000.0
# P" w. P# v) x" S2 R! Q 4 泊松比                0.300            4 泊松比                  0.300
2 U. C9 V2 ^4 `! ` 5 屈服點(MPa)       785.0            5 屈服點(MPa)          785.0
6 抗拉強度(MPa)    980.0           6 抗拉強度(MPa)       980.0
! D2 S& l7 v5 d: z3 Q 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
10 內徑下偏差         0.00000     10 外徑下偏差           0.08400
$ G0 a" t' F. i7 j% X  F
1 B" O# {% F: e' c(四) 計算結果:
4 d" }# |3 G3 w 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
7 V* }0 O! Y+ C) s! 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
- R5 n% |6 K3 B, b' f* J7 Q. V+ \ 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
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
5 x' F4 ^0 ?: Z8 ]0 _. F/ z 7 給定的最大過盈量         0.09700          18 過盈裝配壓入力(N)         36758.784
$ g( _  m) T  E/ s6 e( |7 F 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
$ @% ~4 h- c' ^) c* s1 j. N1 D7 Z10 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
' J9 ~8 p& B- _
) f/ s$ E" G/ t2 ?2 S(五) 校核結論:
- N1 _3 Y( F( k( w9 o, h  d! J1 所選配合能傳遞所需扭矩及軸向力,聯接強度足夠。
2 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。

(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
: \7 M* D2 t% }0 X; A
, \, x6 n- f, s7 E7 n----------結束----------
8 l, O$ }, X. W: c7 c" N7 A

( E' G2 o) S: U4 z2 V( ^

十年磨劍

myfunction 發表于 2017-6-1 16:21
4 g: a$ n7 X/ v: ~9 A3 J1、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？
/ j$ u7 I: g" d  o7 z  o2、如果結構尺寸不能 ...

. x' i6 c$ Z+ a8 F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；
2、這個產品我們公司做了3年了，一直是45#調質。
& k3 @( E! }7 Y: v) ~3、裝配方式為壓入法。
/ m- ?8 Y" g% W3 U  Q3 H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）。
: @; b7 F1 d4 D1 |) h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；
2、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：
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；
2、驗證是否與硬度有關？是否是軸或孔硬度一致性差。

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) f  B+ J, \8 @- ?* q, C. G7 K
; Q9 v. {  O8 o" ^& u) @, E
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myfunction

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
0 N  J. ~- I- C' k% ]! d5 w  Z1、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 ...

' m& U: i; _2 y7 v7 E" s; \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 `& o8 p- P% F: r  D2、加工時走極限差也是權宜之計。
, }( `" P$ w2 o- n6 q+ {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）
6 _1 [4 x4 ~( \4 h8 D4、多謝解答。
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