過盈量與裝配力計算公式

1、過盈聯(lián)接 1確定壓力p；1）傳遞軸向力F2）傳遞轉(zhuǎn)矩T 3）承受軸向力F和轉(zhuǎn)矩T的聯(lián)合作用 2確定最小有效過盈量，選定配合種類； 3計算過盈聯(lián)接的強度； 4計算所需壓入力；（采用壓入法裝配時） 5計算包容件加熱及被包容件冷卻溫度；（采用脹縮法裝配時） 6包容見外徑脹大量及被包容件內(nèi)徑縮小量。 1. 配合面間所需的徑向壓力p     過盈聯(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    當聯(lián)接傳遞軸向力F時（圖7-20），應(yīng)保證聯(lián)接在此載荷作用下，不產(chǎn)生軸向滑動。亦即當徑向壓力為P時，在外載荷F的作用

2、下，配合面上所能產(chǎn)生的軸向摩擦阻力F，應(yīng)大于或等于外載荷F。         圖:   變軸向力的過盈聯(lián)接        圖:    受轉(zhuǎn)矩的過盈聯(lián)接 設(shè)配合的公稱直徑為人配合面間的摩擦系數(shù)為人配合長度為l，則Ff =dlpf1 / 16因需保證FfF，故          7-8    

3、 2）傳遞轉(zhuǎn)矩T 當聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩T時，則應(yīng)保證在此轉(zhuǎn)矩作用下不產(chǎn)生周向滑移。亦即當徑向壓力為P時，在轉(zhuǎn)矩T的作用下，配合面間所能產(chǎn)生的摩擦阻力矩Mf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，則Mf =dlpf·d/2因需保證MfT故得             7-9 實際上，周向摩擦系數(shù)系與軸向摩擦系數(shù)有差異，現(xiàn)為簡化取兩者近似相等均以f表示。    配合面間摩擦系數(shù)的

4、大小與配合面的狀態(tài)、材料及潤滑情況等因素有關(guān)，應(yīng)由實驗測定。表75給出了幾種情況下摩擦系數(shù)值，以供計算時參考。 表:   摩擦系數(shù)f值 壓   入   法 脹  縮  法   聯(lián)接零件材料 無潤滑時f 有潤滑時f 聯(lián)接零件材料 結(jié)合方式，潤滑 f   鋼鑄鋼 0.11 0.08 鋼鋼 油壓擴孔，壓力油為礦物油 0.125     鋼結(jié)構(gòu)鋼 0.10 0.07 油壓擴孔，壓力油為甘油，結(jié)合面排油干凈 0.18   鋼優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼 0.11 0.08 在電爐中加熱包容件至

5、300 0.14   鋼青銅 0.150.20 0.030.06 在電爐中加熱包容件至300以后，結(jié)合面脫脂 0.2   鋼鑄鐵 0.120.15 0.050.10 鋼鑄鐵 油壓擴孔，壓力油為礦物油 0.1   鑄鐵鑄鋼 0.150.25 0.150.10 鋼鋁鎂合金 無潤滑 0.100.15       3）  承受軸向力F和轉(zhuǎn)矩T的聯(lián)合作用 此時所需的徑向壓力為         7-10    2. 過

6、盈聯(lián)接的最小有效過盈量min 根據(jù)材料力學有關(guān)厚壁圓筒的計算理論，在徑向壓力為 P時的過盈量為=pd(C1/E1+C2/E2) ×103，則由上式可知，過盈聯(lián)接傳遞載荷所需的最小過盈量應(yīng)為       7-11式中：p配合W問的任向活力，由式（78）(710）計算；MPa；       d配合的公稱直徑，mm；       E1、E2分別為被包容件與包容件材料的彈性模量，MPa；   

7、C1被包容件的剛性系數(shù)          C2包容件的剛性系數(shù)         d1、d2分別為被包容件的內(nèi)徑和包容件的外徑，mm；     1、2分別為被包容件與包容件材料的泊松比。對于鋼，=0.3；對于鑄鐵，=0.25。 當傳遞的載荷一定時，配合長度l越短，所需的徑向壓力p就越大。當P增大時，所需的過盈量也隨之增大。因此，為了避免在載荷一定時需用較大的過盈量而增加裝配時的困難，配合長度不宜過短，一般推薦采用 l0.9d。但

8、應(yīng)注意，由于配合面上的應(yīng)力分布不均勻，當l0.8d時，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表面微觀不平度的峰尖時才是合效的。所以用脹縮法裝配時，最小有效過盈量min =min但當采用壓入法裝配時；配合表面的微觀峰尖將被擦去或壓平一部分（下圖），此時接式（711）求出的min值即為理論值應(yīng)再增加被擦去部分2，故計算公式為  圖：   壓入法裝配時配合表面擦去部分示意圖 式中：u裝配時留圖所示可配

9、合表面上微觀峰尖被擦去部分的高度之和，取其為 0.4（RZ1RZ2），m；       RZ1、RZ2分別為被包容件及包容件配合表面上微觀不平度的十點高度，m，其值隨表面粗糙度而異，見表76 表： 加工方法、表面粗糙度及表面微觀不平度十點高度RZ 加工方法 精車或精鏜，中等磨光，刮（每平方厘米內(nèi)有1.53個點） 鉸，靜磨，刮（每平方厘米內(nèi)有35個點） 鉆石刀頭鏜 研磨，拋光，超精加工等 表面粗糙度代號 Rz(m) 10 6.3 3.2 1.6 0.8 0.4 0.2 0.1 0.05 注：表面粗糙度代號以Ra表示，自左至右依次相當于舊國標（GB

10、103168）中的代號614。 設(shè)計過盈聯(lián)接時，如用壓入法裝配，應(yīng)根據(jù)求得的最小有效過盈量min，從國家標準中選出一個標準過盈配合，這個標準過盈配合的最小過盈量應(yīng)略大于或等于min 。若使用脹縮法裝配時，由于配合表面微觀峪關(guān)被擦傷或壓平的很少，可以忽略不計，亦即可求出min 后直接選定標準過盈配合。 還應(yīng)指出的是：實踐證明，不平度較小的兩表面相配合時貼合的情況較好，從而可提高聯(lián)接的緊固性。    3. 過盈聯(lián)接的強度計算     前已指出，過盈聯(lián)接的強度包括兩個方面，即聯(lián)接的強度及聯(lián)接零件本身的強度。由于按照上述方法選出的標準過盈配合已能產(chǎn)生所

11、采的徑向壓力，即已能保證聯(lián)接的強度，所以下面只討論聯(lián)接零件本身的強度問題。     過盈聯(lián)接零件本身的強度，可按材料力學中闡明的厚壁圓筒強度計算方法進行校核。當壓力p一定時，聯(lián)接零件中的應(yīng)力大小及分布情況見圖726。首先按所選的標準過盈配合種類查算出最大過盈量max（采用壓入法裝配時應(yīng)減掉被擦去的部分2u）再求出最大徑向壓力pmax，即 然后根據(jù)pmax來校核聯(lián)接零件本身的強度。當包容件（被包容件）為脆性材料時，可按圖726所示的最大周向拉（壓）應(yīng)力用第一強度理論進行核核。由圖可見，其主要破壞形式是包容件內(nèi)表層斷裂。圖7-26：   過盈聯(lián)接中的應(yīng)力大小

12、及分布情況     設(shè)分別為被包容件材料的壓縮強度極限及包容件材料的拉伸強度極限，則強度校核公式為：對被包容件對包容件    當零件材料為塑性材料時則應(yīng)按第三強度理論（s1-s3sS）檢驗其承受最大應(yīng)力的表層是否處于彈性變形范圍內(nèi)，設(shè)ss1、ss2分別為被包容件及包容件材料的屈服極限則由圖726可知不出現(xiàn)塑性變形的檢驗公式為： 對被包容件內(nèi)表層對包容件內(nèi)表層  4. 過盈聯(lián)接最大壓入力、壓出力     當采用壓入法裝配并準備拆開時，為了選擇所得壓力機的容量，應(yīng)將其最大壓入力、壓出力按下列公式算出

13、： 最大壓入力           Fi=fdlpmax 最大壓出力    F0=(1.31.5)Fi=(1.31.5)fdlpmax 5. 包容件加熱及被包容件冷卻溫度 如采用脹縮法裝配時，包容件的加熱溫度t?；虮话菁睦鋮s溫度t；（單位均為）可按下式計算：式中：max所選得的標準配合在裝配前的最大過盈量，m；       0裝配時為了避免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  

14、0;           間隙配合 H7g6的最小間隙，m，或從手冊中查??；       1、2分別為被包容件及包容件材料的線膨脹系數(shù)，查有關(guān)手冊；       t0裝配環(huán)境的溫度，。     6. 包容件外徑脹大量及被包容件內(nèi)徑縮小量（一般只需計算其最大絕對值） 當有必要計算過盈聯(lián)接裝配后包容件外徑脹大量及被包容件內(nèi)徑縮小量時，可按下列公式計算： 包容件外徑最大脹大

15、量被包容件內(nèi)徑最大縮小量 式中各符號的意義同前。 過盈配合鍵的裝配過盈配合件是依靠相配件裝配以后的過盈量達到緊固聯(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，因此在工作時配合面間具有相當?shù)穆?lián)擦力來傳遞扭短或軸向力。過盈配合裝配一般屬于不可拆卸的固定連接。過盈配合件的裝配方法有：(1)人工錘擊法，(2)壓力機壓入法；(3)冷裝法，(4)熱裝法。    1)過盈配合件裝配前的檢查    過盈配合零件在裝配前必須對配合部位進行復(fù)檢并做好記錄。    (1)過盈量應(yīng)符合圖樣或工藝文件的規(guī)定。    (2)與軸肩相靠

16、的相關(guān)輪或環(huán)的端面，以及作為裝配基準的輪綠端面，與孔的垂直度偏差應(yīng)在圖樣規(guī)定的范圍內(nèi)。    (3)相關(guān)的圓根、倒角等不得影響裝配。    (4)配合表面水準有棱刺、銹斑或擦傷。    (5)當包容件的孔為盲孔時，其裝入的被包容件必須有排氣孔或槽，否則不準進行裝配。    (6)具有鍵聯(lián)接的配合件裝配前必須對軸槽、孔槽的位置與研配的鍵進行復(fù)檢，正確無誤后方可進行裝配。    2)過盈配合件的裝配 過盈配合件的裝配見表16。          &#

17、160;                      表16  過盈配合件裝配      裝配方法   工  藝  要  點   計算公式   人工敲擊法：  適用于過渡配  合的小件裝配   1 .大裝的零件表面不準有砸

18、痕       2 .打裝時，被包容配件表面涂機油潤滑   3 .打裝時，必須用軟金屬或硬質(zhì)非金屬材料做防護襯墊   4 .打裝過程中，必須使被容件與包容件同軸，不準有任  何歪斜現(xiàn)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  大于0.05mm     壓裝法：  適用于常溫下  對過盈量較小  的中、小件裝配   1.

19、 壓裝件引入端必須制做倒錐。若圖樣中未作規(guī)定，其  倒錐按錐度1：150制作長度為配合總長度的l0%15%   壓入力F經(jīng)驗計算公式F=KiL×104   式中   i測的實際過盈量mm   L配合長度mm   K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 .實心軸與不通孔件壓裝時，允許在配合軸頸表面上加  工深度大于0.5mm的排氣平面   3 .壓裝零件的配合

20、表面在壓裝前須潤滑油（白鉛油摻  機油）   4.壓裝時，其受力中心線應(yīng)與包容件，被包容件中心線保  持同軸。對細長軸應(yīng)嚴格控制受力中心線與零件的同軸性   5.壓裝輪與軸時絕不允許輪緣單獨受力   6.壓裝后，軸肩處必須靠緊間隙小于0.05mm   7.采用重物壓裝時，應(yīng)平穩(wěn)無阻壓入，出現(xiàn)異常時應(yīng)進行  分析，不準有壓壞零件的現(xiàn)象發(fā)生   8.采用油壓機裝時必須對壓入力F進行校核，確保壓機所  產(chǎn)生的壓力應(yīng)該是壓入

21、力F 的152倍   9.采用油壓機壓裝時，應(yīng)做好壓力變化的記錄       1)壓力變化應(yīng)平穩(wěn)，出現(xiàn)異常時進行分析，不準有壓壞零件  的現(xiàn)象發(fā)生   2)圖樣有最大壓力的要求時，應(yīng)達到規(guī)定效值，不許過大或  過小   3)采用機壓裝時速度不宜太快。壓入速度采用24mms，   不允許超過10mms   熱裝法:  適用過盈量較  大零件的裝配   1做好熱

22、裝前的準備工作以保證熱裝工序的順利完成   1 加熱溫度T計算公式   T()/adT ()   式中d配合公稱直徑(mm)   a加熱零件材料線膨脹系數(shù)(1/) 常用材  料線膨脹系數(shù)見有關(guān)手冊   配合尺寸的最大過盈量mm   所需熱裝間隙(mm) 當d<200mm時，   取(1"2)   當d200mm時，   取(0.001"0.0015)d2 

23、;  2加熱時間按零件厚10mm需加熱10min估算。厚  度值按零件軸向和徑向尺寸小者計算   3 保溫時間按加熱時間的1/4估算   2包容件加熱脹量達到要求后，要迅速清理包容件和被 包件的配合表面，然后立即進行熱裝。要求操作動作迅速準  確，一次熱裝到位，中涂不許停頓。若發(fā)生異常，不允許強  迫裝入，必須排除故障，重新加熱再進行熱裝   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，其間隙不得大于配

24、合長度  的11000   4.鋼件中裝銅套時，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)的齒輪與的熱裝時在裝齒圈時已加熱過一次  ，當與軸熱裝時，  又需二次加熱，一般應(yīng)采用油浴加熱。若條件有限，也可采  用電爐加熱，但必須嚴格控制溫升速度，使之溫度均勻且  工作外表面離爐絲距離大于300mm，否則不準采用   6.采用油浴加熱，其油溫控制在該油的閃點以下10"2

25、0，絕  不允許使用到油的閃點或高于閃點。常用油閃點見表7-86   7.采用電感式加熱器加熱，必須適當選擇設(shè)備規(guī)格，并嚴格遵  守設(shè)備操作規(guī)程   冷裝法：  適用于包容件  無法加熱或加  熱會導致零件  精度、材料組  織變化、影響  其力學件的裝  配   1冷裝時   l冷凍溫度TI計算公式   T1=2/a

26、1d ()   式中    最大過盈量(mm)   d被包容件的外徑(mm) a1被包容件冷卻時  線膨脹系數(shù)常用材料冷卻時線膨脹系數(shù)見有關(guān)手冊   冷凍時間t計算公式   t= a'' (68)(mm)   式中 與材料有關(guān)的系數(shù)見有關(guān)手冊   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