圆柱面过盈连接的计算举例

已知条件：

:装配方式为压入法或热装法

包容件材料为45钢

被包容件材料为35钢

包容件外径d_a＝100mm

结合直径d_f＝50mm

被包容件内径d_i＝10mm

结合长度l_f＝80mm

表面粗糙度微观不平度十点高度

R_aa＝R_ai＝0.0016mm

被连接件摩擦副的摩擦因数(钢-钢，无润滑)μ＝0.11

包容件和被包容件材料的弹性模量

E_a＝E_i＝210000MPa

包容件和被包容件材料的泊松比

ν_a＝ν_i＝0.3

包容件材料的屈服点σ_sa＝400MPa

被包容件材料的屈服点σ_si＝320MPa

传递力F_t＝70000N

序号

计  算  内  容

计算公式和计算结果

1

传递

载荷

所需

的最

小过

盈量

传递载荷所需的最小接合压强

2

直径比

包容件

3

被包容件

4

传递载荷所需的最小直径变化量

包容件

查表系数C_a和C_i得C_a＝1.967

5

被包容件

查表系数C_a和C_i得C_i＝0.783

6

传递载荷所需的最小有效过盈量

δ_emin＝e_amin+e_imin＝0.024+0.009＝0.033mm

7

考虑压平后的最小过盈量

δ_min＝δ_emin+2(S_a+S_i)＝0.033+2×(1.6×0.0016+1.6×0.0016)＝0.043mm

8

不产生塑性变形的最大有效过盈量

不产生塑性变形所允许的最大接合压强

包容件

查图得a＝0.428

p_famax＝aσ_sa＝0.428×400＝171.2MPa

9

被包容件

查图得c＝0.48

p_fimax＝cσ_si＝0.48×320＝153.6MPa

10

被连接件

取p_famax和p_fimax中的较小者，则P_fmax＝153.6MPa

11

被连接件不产生塑性变形的最大传递力

F_t＝p_fmaxpd_fl_fμ＝153.6×p×50×80×0.11＝212321N

12

不产生塑性变形所允许的最大直径变化量

包容件

13

被包容件

14

被连接件不产生塑性变形所允许的最大有效过盈量

δ_emax＝e_amax+e_imax＝0.072+0.029＝0.101mm

15

选择配合

选择配合的要求

[δ_min]＞0.043mm，[δ_max]≤0.101mm

胀缩法装配时δ_min＝δ_emin＝0.033mm，则[δ_min]＞0.033mm

16

初选基本过盈量

δ_b≈(δ_min+δ_emax)/2＝(0.043+0.101)/2＝0.072mm

若要求较多的连接强度储备时，可取(δ_min+δ_emax)/2＜δ_b＜δ_emax，此时取δ_b＝0.081mm

胀缩法装配时δ_b≈(0.033+0.101)/2＝0.067mm

17

确定基本偏差代号

取δ_b＝0.07mm

根据δ_b和d_f，在图中查出相应的基本偏差代号“u”

18

确定公差等级

采用的公差：孔为IT7，轴为IT6

19

选定配合

H7/u6

20

对选定配合进行复核计算

根据GB/T 1800.3—1999查出：代号“u”的基本偏差为0.07mm

IT7＝0.025mm  IT6＝0.016mm

[δ_max]＝0.07+0.016＝0.086mm＜0.101mm

[δ_min]＝0.07-0.025＝0.045mm＞0.043mm

21

装拆力及装配温度

需要的压入力

取[δ_max]＝0.086mm

P_xi＝[p_fmax]pd_fl_fμ＝131.3×p×50×80×0.11＝181.5kN

22

需要的压出力

P_xe＝(1.3～1.5)P_xi＝(1.3～1.5)×181.5＝235.95～272.25kN

23

采用热装法时，包容件的加热温度

e_at＝[δ_max]+Δ，由表装配的最小间隙查热装的最小间隙Δ＝0.050mm，由表常用材料的弹性模量、泊松比和线胀系数查线胀系数α _a＝11×10^-6℃^-1

也可根据d_f＝50mm，e_at＝0.136mm，由图查出

t＝250×10^-1×10＝250℃

24

校核计算(需要时进行)

最小传递力

取[δ_min]＝0.045mm

F_tmin＝[p_fmin]pd_fl_fμ＝53.3×p×50×80×0.11＝73.7N

故F_tmin＞F_t满足设计要求

25

实际最大应力

包容件

26

被包容件

27

被连接件的直径变化量

包容件的外径增大量

28

被包容件的内径减小量