過(guò)盈量與裝配力計(jì)算公式

1、過(guò)盈聯(lián)接1 確定壓力p；1傳遞軸向力F2傳遞轉(zhuǎn)矩T 3丨承受軸向力F和轉(zhuǎn)矩T的聯(lián)合作用2 確定最小有效過(guò)盈量，選定配合種類；3 計(jì)算過(guò)盈聯(lián)接的強(qiáng)度；4 計(jì)算所需壓入力；采用壓入法裝配時(shí)5 計(jì)算包容件加熱與被包容件冷卻溫度；采用脹縮法裝配時(shí)6.包容見(jiàn)外徑脹大量與被包容件內(nèi)徑縮小量。1. 配合面間所需的徑向壓力p過(guò)盈聯(lián)接的配合面間應(yīng)具有的徑向壓力是隨著所傳遞的載荷不同而異 的。1傳遞軸向力F當(dāng)聯(lián)接傳遞軸向力F時(shí)圖7-20，應(yīng)保證聯(lián)接在此載圖：受轉(zhuǎn)荷作用下，不產(chǎn)生軸向滑動(dòng)。亦即當(dāng)徑向壓力為 P時(shí)，在外載荷F的作用下，配 合面上所能產(chǎn)生的軸向摩擦阻力 Ff,應(yīng)大于或等于外載荷F。圖：變軸向力的過(guò)盈聯(lián)接

2、矩的過(guò)盈聯(lián)接設(shè)配合的公稱直徑為人配合面間的摩擦系數(shù)為人配合長(zhǎng)度為I，如此Ff = n dlpf因需保證Ff >F,故7-82傳遞轉(zhuǎn)矩T當(dāng)聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩T時(shí)，如此應(yīng)保證在此轉(zhuǎn)矩作用下不產(chǎn)生 周向滑移。亦即當(dāng)徑向壓力為P時(shí)，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，配合面間所能產(chǎn)生的摩 擦阻力矩M應(yīng)大于或等于轉(zhuǎn)矩T。設(shè)配合面上的摩擦系數(shù)為f，配合尺寸同前，如此M = n dlpf d/2因需保證M>T.故得7-9實(shí)際上，周向摩擦系數(shù)系與軸向摩擦系數(shù)有差異，現(xiàn)為簡(jiǎn)化取兩者近似相 等.均以f表示。配合面間摩擦系數(shù)的大小與配合面的狀態(tài)、材料與潤(rùn)滑情況等因素有關(guān), 應(yīng)由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。表7-5給出了幾種情況下摩擦系數(shù)值，以供

3、計(jì)算時(shí)參考。表：摩擦系數(shù)f值壓入法脹縮法聯(lián)接零件材 料無(wú)潤(rùn)滑時(shí)f有潤(rùn)滑時(shí)f聯(lián)接零件材 料結(jié)合方式，潤(rùn)滑f鋼一鑄鋼0.110.08油壓擴(kuò)孔，壓力油 為礦物油0.125鋼一結(jié)構(gòu)鋼0.100.07鋼一鋼油壓擴(kuò)孔，壓力油 為甘油，結(jié)合面排 油干凈0.18鋼一優(yōu)質(zhì)結(jié) 構(gòu)鋼0.110.08在電爐中加熱包 容件至300 C0.14鋼一青銅0.200.06在電爐中加熱包 容件至300 C以 后，結(jié)合面脫脂0.2鋼一鑄鐵0.150.10鋼一鑄鐵油壓擴(kuò)孔，壓力油 為礦物油0.1鑄鐵一鑄鋼0.250.10鋼一鋁鎂合無(wú)潤(rùn)滑0.153 承受軸向力F和轉(zhuǎn)矩T的聯(lián)合作用 此時(shí)所需的徑向壓力為7-102. 過(guò)盈聯(lián)接的最小有效

4、過(guò)盈量3 min根據(jù)材料力學(xué)有關(guān)厚壁圓筒的計(jì)算理論，在徑向壓力為P時(shí)的過(guò)盈量為=pd(Ci/Ei+G/E2)X 103,如此由上式可知，過(guò)盈聯(lián)接傳遞載荷所需的最小過(guò)盈量 應(yīng)為7-11式中:p配合 W可的任向活力，由式7 8 (710計(jì)算；MPad 配合的公稱直徑，mmE1、e分別為被包容件與包容件材料的彈性模量，MPaC1被包容件的剛性系數(shù)C2包容件的剛性系數(shù)_+ d2C2 二 -p22君-護(hù)2d 1> d2分別為被包容件的內(nèi)徑和包容件的外徑， mm卩1、卩2分別為被包容件與包容件材料的泊松比。對(duì)于鋼，卩 =0.3 ; 對(duì)于鑄鐵，卩=0.25。當(dāng)傳遞的載荷一定時(shí)，配合長(zhǎng)度I越短，所需的徑

5、向壓力p就越大。當(dāng)P增大時(shí)， 所需的過(guò)盈量也隨之增大。因此，為了防止在載荷一定時(shí)需用較大的過(guò)盈量而增 加裝配時(shí)的困難，配合長(zhǎng)度不宜過(guò)短，一般推薦采用 I - 0.9d。但應(yīng)注意，由于 配合面上的應(yīng)力分布不均勻，當(dāng)I >0.8d時(shí)，即應(yīng)考慮兩端應(yīng)力集中的影響，并 從結(jié)構(gòu)上采取降低應(yīng)力集中的措施。圖：圓柱面過(guò)盈聯(lián)接顯然，上面求出的 min只有在采用脹縮法裝配不致擦去或壓平配合外表微觀不平度的峰尖時(shí)才是合效的。所以用脹縮法裝配時(shí)，最小有效過(guò)盈量S min = min但當(dāng)采用壓入法裝配時(shí)；配合外表的微觀峰尖將被擦去或壓平一局部如下圖，此時(shí)接式7- 11求出的 min值即為理論值應(yīng)再增加被擦去局部

6、 2卩， 故計(jì)算公式為心二也+ 2肚|2"二 0用（兄1紬表直掾去陽(yáng)升圖:壓入法裝配時(shí)配合外表擦去局部示意圖式中：U裝配時(shí)留圖所示可配合外表上微觀峰尖被擦去局部的高度之和，取 其為 0.4 RZ1+ RZ2，卩 mRzi、RZ2分別為被包容件與包容件配合外表上微觀不平度的十點(diǎn) 高度，卩m其值隨外表粗糙度而異，見(jiàn)表76表：加工方法、外表粗糙度與外表微觀不平度十點(diǎn)高度 艮加工方法3個(gè)點(diǎn)鉸，靜磨，刮每平方厘米內(nèi)有35個(gè)點(diǎn)鉆石刀頭鏜研磨，拋光，超精加 工等外表粗糙 度代號(hào)明0.1/Rz(卩 m)106.33.21.60.8 ().40.20.10.05注：外表粗糙度代號(hào)以Ra表示，自左至右依

7、次相當(dāng)于舊國(guó)標(biāo)GB10368中 的代號(hào) 6 14。設(shè)計(jì)過(guò)盈聯(lián)接時(shí)，如用壓入法裝配，應(yīng)根據(jù)求得的最小有效過(guò)盈量Smin，從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中選出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈配合，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈配合的最小過(guò)盈量應(yīng)略大于或等于 S min。假如使用脹縮法裝配時(shí)，由于配合外表微觀峪關(guān)被擦傷或壓平的很少， 可以忽略不計(jì)，亦即可求出S min后直接選定標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈配合。還應(yīng)指出的是：實(shí)踐證明，不平度較小的兩外表相配合時(shí)貼合的情況較好，從而可提高聯(lián)接的緊固性。3. 過(guò)盈聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算前已指出，過(guò)盈聯(lián)接的強(qiáng)度包括兩個(gè)方面，即聯(lián)接的強(qiáng)度與聯(lián)接零件本 身的強(qiáng)度。由于按照上述方法選出的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈配合已能產(chǎn)生所采的徑向壓力，即已能保證聯(lián)接的強(qiáng)度，所

8、以下面只討論聯(lián)接零件本身的強(qiáng)度問(wèn)題。過(guò)盈聯(lián)接零件本身的強(qiáng)度，可按材料力學(xué)中說(shuō)明的厚壁圓筒強(qiáng)度計(jì)算方 法進(jìn)展校核。當(dāng)壓力p 一定時(shí)，聯(lián)接零件中的應(yīng)力大小與分布情況見(jiàn)圖7-26。首先按所選的標(biāo)準(zhǔn)過(guò)盈配合種類查算出最大過(guò)盈量Smax采用壓入法裝配時(shí)應(yīng)減掉被擦去的局部2u再求出最大徑向壓力Pmax，即"in餾MPaxlO3然后根據(jù)Pmax來(lái)校核聯(lián)接零件本身的強(qiáng)度當(dāng)包容件被包容件為脆性材料時(shí)，可按圖 7- 26所示的最大周向拉壓應(yīng) 力用第一強(qiáng)度理論進(jìn)展核核。由圖可見(jiàn)，其主要破壞形式是包容件內(nèi)表層斷裂。圖 7-26 :過(guò)盈聯(lián)接中的應(yīng)力大小與分布情況設(shè)分別為被包容件材料的壓縮強(qiáng)度極限與包容件材料的

9、拉伸強(qiáng)度極限，如此強(qiáng)度校核公式為：對(duì)被包容件對(duì)包容件1-3 W SS2分別為被包容凸海蘭尤+護(hù)23當(dāng)零件材料為塑性材料時(shí)如此應(yīng)按第三強(qiáng)度理論 驗(yàn)其承受最大應(yīng)力的表層是否處于彈性變形X圍內(nèi)，設(shè) S1件與包容件材料的屈服極限.如此由圖7- 26可知.不出現(xiàn)塑性變形的檢驗(yàn)公式 為：對(duì)被包容件內(nèi)表層-:d2- 4 Pm認(rèn)£護(hù) b呂i對(duì)包容件內(nèi)表層4. 過(guò)盈聯(lián)接最大壓入力、壓出力當(dāng)采用壓入法裝配并準(zhǔn)備拆開(kāi)時(shí)，為了選擇所得壓力機(jī)的容量，應(yīng)將其 最大壓入力、壓出力按如下公式算出：最大壓入力Fi =f n dlp max最大壓出力Fo 1.5)f n dlp max單位5. 包容件加熱與被包容件冷卻

10、溫度如采用脹縮法裝配時(shí)，包容件的加熱溫度t?；虮话菁睦鋮s溫度均為C可按下式計(jì)算:_+ 人口 +103 °式中：S max所選得的標(biāo)準(zhǔn)配合在裝配前的最大過(guò)盈量，卩0； o裝配時(shí)為了防止配合面互相擦傷所需的最小間隙。通常采用同樣公稱直徑的間隙配合H7/g6的最小間隙，卩m或從手冊(cè)中查取;a i、a 2分別為被包容件與包容件材料的線膨脹系數(shù)，查有關(guān)手 冊(cè)；t 0裝配環(huán)境的溫度，c。6. 包容件外徑脹大量與被包容件內(nèi)徑縮小量一般只需計(jì)算其最大絕對(duì)值當(dāng)有必要計(jì)算過(guò)盈聯(lián)接裝配后包容件外徑脹大量與被包容件內(nèi)徑縮小量時(shí)，可按如下公式計(jì)算：包容件外徑最大脹大量被包容件內(nèi)徑最大縮小量爲(wèi)（護(hù)-苗）in

11、m式中各符號(hào)的意義同前過(guò)盈配合鍵的裝配過(guò)盈配合件是依靠相配件裝配以后的過(guò)盈量達(dá)到緊固聯(lián)接。裝配后由于材料的彈性變 形，使配合面之間產(chǎn)生壓力，因此在工作時(shí)配合面間具有相當(dāng)?shù)穆?lián)擦力來(lái)傳遞扭短或軸向力。過(guò)盈配合裝 配一般屬于不可拆卸的固定連接。過(guò)盈配合件的裝配方法有：（1）人工錘擊法，（2）壓力機(jī)壓入法；（3）冷裝法，（4）熱裝法。1）過(guò)盈配合件裝配前的檢查過(guò)盈配合零件在裝配前必須對(duì)配合部位進(jìn)展復(fù)檢.并做好記錄。（1）過(guò)盈量應(yīng)符合圖樣或工藝文件的規(guī)定。（2）與軸肩相靠的相關(guān)輪或環(huán)的端面，以與作為裝配基準(zhǔn)的輪綠端面，與孔的垂直度偏差應(yīng)在圖樣規(guī)定的X圍內(nèi)。（3）相關(guān)的圓根、倒角等不得影響裝配。（4）配合

12、外表水準(zhǔn)有棱刺、銹斑或擦傷。（5）當(dāng)包容件的孔為盲孔時(shí)，其裝入的被包容件必須有排氣孔或槽，否如此不準(zhǔn)進(jìn)展裝配。（6）具有鍵聯(lián)接的配合件裝配前必須對(duì)軸槽、孔槽的位置與研配的鍵進(jìn)展復(fù)檢，正確無(wú)誤后方可進(jìn)展裝配。2）過(guò)盈配合件的裝配過(guò)盈配合件的裝配見(jiàn)表16。表16過(guò)盈配合件裝配裝配方大裝的零件外表不準(zhǔn)有砸痕 屬或硬質(zhì)非金屬材料做防護(hù)襯墊2 .打裝時(shí)，被包容配件外表涂機(jī)油潤(rùn)滑3 .打裝時(shí)，必須用軟金4 .打裝過(guò)程中，必須使被容件與包容件同軸，不準(zhǔn)有任何歪斜現(xiàn)法 工 藝 要 點(diǎn)計(jì)算公式人工敲擊法:適用于過(guò)渡配合的小件裝配1 .象 5 .打裝好的零件必須與相關(guān)限位軸肩等靠緊，間隙不得壓裝法：適用于常溫下對(duì)

13、過(guò)盈量較小的中、小件裝配1.壓裝件引入端必須制做倒錐。假如圖樣中未作規(guī)定，其 倒錐按錐度 1 : 150制作.長(zhǎng)度為配合總長(zhǎng)度的10%15% 壓入力F經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 F=KiL X104 式中 i 測(cè)的實(shí)際過(guò)盈量 mmL配合長(zhǎng)度 mmK考慮被裝零件材質(zhì)，尺寸等因素的系數(shù) K系數(shù)1.53取值 2 .實(shí)心軸與不通孔件壓裝時(shí)，允許在配合軸頸外表上加3 .壓裝零件的配合外表.在壓裝前須潤(rùn)滑油白鉛油摻機(jī)油 4.壓裝時(shí)，其受力中心線應(yīng)與包容件，被包容件中心線保持同軸。對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸應(yīng)嚴(yán)格控制受力中心線與零件的同軸性5.壓裝輪與軸時(shí)絕不允7.采用重物壓裝時(shí)，應(yīng)平穩(wěn)無(wú)阻壓入，岀現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)進(jìn)展8.采用油壓機(jī)裝時(shí)必須對(duì)壓

14、入力F進(jìn)展校核，確保壓機(jī)所入力F的1. 52倍9.采用油壓機(jī)壓裝時(shí)，應(yīng)做好壓力變化的記錄許輪緣單獨(dú)受力零件的現(xiàn)象發(fā)生分析，不準(zhǔn)有壓壞產(chǎn)生的壓力應(yīng)該是壓1)壓力變化應(yīng)平穩(wěn)，岀現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)展分析，不準(zhǔn)有壓壞零件的現(xiàn)象發(fā)生2)圖樣有最大壓力的要求時(shí)，應(yīng)達(dá)到規(guī)定效值，不不允許超過(guò)10mm7許過(guò)大或 過(guò)小3)采用機(jī)壓裝時(shí)速度不宜太快。壓入速度采用24mm7 s，s 熱裝法：適用過(guò)盈量較大零件的裝配 1 做好熱裝前的準(zhǔn)備工作.以保證熱裝工序的順利完成 1加熱溫度T計(jì)算公式T= ( b+S )/ad + T ( C) 式中d 配合公稱直徑(mm)a-加熱零件材料線膨脹系數(shù)(1/ C )常用材料線膨脹系數(shù)見(jiàn)有關(guān)

15、手冊(cè)b-配合尺寸的最大過(guò)盈量mm所需熱裝間隙 (mm)當(dāng) d<200mm 時(shí)，S取(1"2) b 當(dāng) d> 200mm時(shí)，S取(0.001"0.0015)d22加熱時(shí)間按零件厚10mm需加熱10min估算。厚度值按零件軸向和徑向尺寸小者計(jì)算 3保溫時(shí)間按加熱時(shí)間的1/4估算2.包容件加熱.脹量達(dá)到要求后，要迅速清理包容件和被包件的配合外表，然后立即進(jìn)展熱裝。要求操作動(dòng)作迅速準(zhǔn)確，一次熱裝到位，中涂不許停頓。假如發(fā)生異常，不允許強(qiáng)迫裝入，必須排除故障，重新加熱再進(jìn)展熱裝3.零件熱裝后，采用拉、壓、頂?shù)瓤煽看胧┦篃嵫b件靠近被包容件軸向定位面。零件冷卻后，其間

16、隙不得大于配合長(zhǎng)度的1 /10004.鋼件中裝銅套時(shí)，包容件只能作一次熱裝，裝后不允許作為二次熱裝的包容件再行加熱5.凡鑲?cè)Y(jié)構(gòu)的齒輪與的熱裝時(shí).在裝齒圈時(shí)已加熱過(guò)一次，當(dāng)與軸熱裝時(shí)，又需二次加熱，一般應(yīng)采用油浴加熱。假如條件有限，也可采用電爐加熱，但必須嚴(yán)格控制溫升速度，使之溫度均勻且工作外外表離爐絲距離大于300mm否如此不準(zhǔn)采用6.采用油浴加熱，其油溫控制在該油的閃點(diǎn)以下10"20 C,絕不允許使用到油的閃點(diǎn)或高于閃點(diǎn)。常用油閃點(diǎn)見(jiàn)表7-867.采用電感式加熱器加熱，必須適當(dāng)選擇設(shè)備規(guī)格，并嚴(yán)格遵守設(shè)備操作規(guī)程冷裝法：適用于包容件 無(wú)法加熱或加 熱會(huì)導(dǎo)致零件 精度、材料組 織變

17、化、影響 其力學(xué)件的 裝 配 1.冷裝時(shí) I冷凍溫度TI計(jì)算公式T1=2b /a1d ( C ) 式中b最大過(guò)盈量(mm)d被包容件的外徑(mm) a1 被包容件冷卻時(shí)線膨脹系數(shù)常用材料冷卻時(shí)線膨脹系數(shù)見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)冷凍時(shí)間t計(jì)算公式t= a' S ' (6 8)(mm) 式中 與材料有關(guān)的系數(shù)見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)被冷凍零件的特征尺寸。即零件的最大斷面半徑或壁厚尺寸(mm)1)按公式計(jì)算冷凍溫度 T 2)選用冷凍劑，冷凍劑的溫度必須低于被包容件所需冷凍溫度T1，被包容件直徑大于©50m m時(shí)優(yōu)先選用液態(tài)氧或液態(tài)氮冷凍劑溫度值見(jiàn)有關(guān)手冊(cè)3)計(jì)算冷凍時(shí)間2.凡冷裝采用液態(tài)氧做冷凍劑時(shí)嚴(yán)禁周圍有易燃物和火種3.操作者必須穿戴好勞保用品，應(yīng)穿長(zhǎng)袖衣，長(zhǎng)腿褲，戴好防護(hù)眼鏡，皮手套扎好帆布腳蓋.才能進(jìn)展操作4.取冷凍劑的罐和冷卻箱，要留有透氣孔，用時(shí)不得堵死以免壓力增高引起爆炸。箱體內(nèi)部要清潔冷卻箱要放置平穩(wěn)可靠5.冷凍劑必須隨用隨取，傾注時(shí)要小心，防止外灑和飛濺。冷卻箱中的液面要保持足夠的高度，比須浸沒(méi)零件的配合外表，但不宜太滿，應(yīng)低于箱蓋頂面80