版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
./提高扩展容第15章连接设计1.过盈连接的设计计算教材15.4节简单介绍过盈连接的原理、特点及应用。鉴于此连接在机械工程中广泛应用,特作如下扩展,供读者参考。过盈连接的特点及应用过盈连接是利用连接零件间的过盈配合来实现连接的。这种连接也叫干涉配合连接或紧配合连接。过盈连接的优点是结构简单、对中性好、承载能力大、在冲击载荷下能可靠地工作、对轴削弱少。其主要缺点为配合面的尺寸精度高、装拆困难。过盈连接主要用于轴与毂的连接、轮圈与轮芯的连接以及滚动轴承与轴或座孔的连接等。本节仅介绍圆柱面的过盈连接。1.2圆柱面过盈连接的设计计算〔1过盈连接的工作原理及装配方法1过盈连接的工作原理过盈连接是将外径为的被包容件压入径为的包容件中〔图1.1a。由于配合直径间有的过盈量,在装配后的配合面上,便产生了一定的径向压力。当连接承受轴向力F〔图1.1b或转矩T〔图1.1c时,配合面上便产生摩擦阻力或摩擦阻力矩以抵抗和传递外载荷。a>圆柱面过盈连接b>受轴向力的过盈连接c>受转矩的过盈连接图1.1圆柱面过盈连接的工作原理2过盈连接的装配方法过盈连接的装配方法有压入法和温差法。压入法是利用压力机将被包容件直接压入包容件中。由于过盈量的存在,在压入过程中,配合表面微观不平度的峰尖不可避免地要受到擦伤或压平,因而降低了连接的紧固性。在被包容件和包容件上分别制出如图1.2所示的导锥,并对配合表面适当加润滑剂,可以减轻上述擦伤。温差法是加热包容件或〔和冷却被包容件,使之既便于装配,又可减少或避免损伤配合表面,而在常温下即达到牢固的连接。加热是利用电加热,冷却采用液态空气〔沸点为-副1940C或固态二氧化碳〔又名干冰,沸点为-790C。温差法可以得到较大的固持力,常用于配合直径较大的连接;冷却法则常用于配合直径较小时。过盈连接的应用实例见图1.3及1.4。由于过盈连接拆装会使配合面受到严重损伤,当装配过盈量很大时,装好后再拆开就更加困难。因此,为了保证多次装拆后的配合仍能具有良好的紧固性,可采用液压拆卸,即在配合面间注入高压油,以涨大包容件的径,缩小被包容件的外径,从而使连接便于拆开,并减小配合面的擦伤。但采用这种方法时,需在包容件和〔或被包容件上制出油孔和油沟,如图1.4所示。图1.2过盈装配的导向结构图1.3曲轴过盈连接组装件图1.4图1.4轴与轴承、齿轮的过盈连接及拆开时用的注油螺口管道过盈连接的设计计算过盈连接计算的假设条件是:连接零件中的应力处于平面应力状态〔即轴向应力,应变均在弹性围;材料的弹性模量为常量;连接部分为两个等长的厚壁筒,配合面上的压力为均匀分布。过盈连接主要用以承受轴向力或传递转矩,或者同时兼有以上两种作用〔个别情况也用以承受弯矩。由前述工作原理可知,为了保证过盈连接的工作能力,强度计算须包含两个方面:一方面是在已知载荷的条件下,计算配合面间所需产生的压力和产生这个压力所需的最小过盈量;另一方面是在选定的标准过盈配合下,校核连接的诸零件〔如轮圈与轮芯、轮毂与轴等在最大过盈量时的强度。如采用胀缩法装配时,还应算出加热及冷却的温度。此外,须算出装拆时所需的压入力及压出力。必要时还应算出包容件外径的胀大量及被包容件径的缩小量。现分述于后。配合面间所需的径向应力p过盈连接的配合面间应具有的径向应力是随着所传递的载荷类型不同而异的。A.传递轴向力F当连接传递轴向力F时〔图1.1b,应保证连接在此载荷作用下,不产生轴向滑动。亦即当径向力为p时,在外载荷F的作用下,配合面上所能产生的轴向摩擦阻力,应大于或等于外载荷F。设配合的公称直径为d,配合面间的摩擦系数为f,配合长度为l,则因需保证,故<1.1>B.传递转矩T当连接传递转矩T时〔图1.1c,则应保证在此转矩作用下不产生周向滑移。亦即当径向压力为p时,在转矩T的作用下,配合面间所能产生的摩擦阻力矩应大于或等于转矩T。设配合面上的摩擦系数为f,配合尺寸同前,则因需保证,故得<1.2>配合面间摩擦系数的大小与配合面的状态、材料及润滑情况等因素有关,应由实验测定。表1.1给出了几种情况下摩擦系数值,以供计算时参考。表1.1摩擦系数f值压入法胀缩法连接零件材料无润滑时f有润滑时f连接零件材料结合方式,润滑f钢-铸钢0.110.08钢-钢油压扩孔,压力油为矿物油0.125钢-结构钢0.100.07油压扩孔,压力油为甘油,结合面排油干净0.18钢-优质结构钢0.110.08在电炉中加热包容件至3000C0.14钢-青铜0.15~0.200.03~0.06在电炉中加热包容件至3000C以后,结合面脱脂0.2钢-铸铁0.12~0.150.05~0.10钢-铸铁油压扩孔,压力油为矿物油0.1铸铁-铸铁0.15~0.250.15~0.10钢-铝镁合金无润滑0.10~0.15C.承受轴向力F和转矩T的联合作用此时所需的径向压力为<1.3>过盈连接的最小有效过盈量根据材料力学有关厚壁圆筒的计算理论,在径向压力为p时的过盈量为则由式〔1.1~〔1.3可知,过盈连接传递载荷所需的最小过盈量为<1.4>两式中:、——分别为过盈连接的过盈量和最小过盈量,单位为;p——配合面间的径向压力,由式〔1.1~〔1.3计算,单位为MPa;d——配合的公称直径,单位为mm;、——分别为被包容件与包容件材料的弹性模量,单位为MPa;——被包容件的刚性系数,;——包容件的刚性系数,;、——分别为被包容件的径和包容件的外径,单位为mm;、——分别为被包容件与包容件材料的泊松比。对于钢,;对于铸铁,。由式〔1.1~〔1.3可见,当传递的载荷一定时,配合长度l越短,所需的径向压力p就越大。再由式〔7-11可见,当p增大时,所需的过盈量也随之增大。因此,为了避免在载荷一定时需用较大的过盈量而增加装配时的困难,配合长度不宜过短,一般推荐采用。但应注意,由于配合面上的应力分布不均匀,当时,即应考虑两端应力集中的影响,并从结构上采用降低应力集中的措施,参看图19.14。显然,上面求出的只有在采用胀缩法装配不致擦去或压平配合表面微观不平度的峰尖时才有效的。所以采用胀缩法装配时,最小有效过盈量。但当采用压入法装配时,配合表面的微观峰尖将被擦去或压平一部分〔图1.5,此时按式〔1.4求出的即为理论值,应再增加被擦去部分2u,故计算公式为〔1.5图1.5压入法装配时配合表面擦去部分示意图式中:u——装配时图1.5所示两配合表面上微观峰尖被擦去部分的高度之和,取其为,单位为;、——分别为被包容件及包容件配合表面上微观不平度的十点高度,单位为,其值随表面粗糙度而异,见表1.2。表1.2加工方法、表面粗糙度及表面微观不平度十点高度加工方法精车或精镗,中等磨光,刮〔每平方厘米有1.5~3个点铰,精磨,刮〔每平方厘米有3~5个点钻石刀头镗,镗磨研磨,抛光,超精加工等表面粗糙度代号106.33.21.60.80.40.20.10.05设计过盈连接时,如用压入法装配,应根据〔1.5求得的最小有效过盈量,从国家标准中选出一个标准过盈配合,这个标准过盈配合的最小过盈量应略大于或等于。若使用胀缩法装配时,由于配合表面微观峰尖被擦伤或压平的很少,可以略去不计,亦即可按式〔1.4求出后直接选定标准过盈配合。还应指出的是:实践证明,不平度较小的两表面相配合时贴合的情况较好,从而可提高连接的紧固性。过盈连接的强度计算前已指出,过盈连接的强度包括两个方面,即连接的强度及连接零件本身的强度。由于按照上述方法选出的标准过盈配合已能产生所需的径向压力,即已能保证连接的强度,所以下面只讨论连接零件本身的强度问题。过盈连接零件本身的强度,可按材料力学中阐明的厚壁圆筒强度计算方法进行校核。当压力p一定时,连接零件中的应力大小及分布情况见图1.6。首先按所选的标准过盈配合种类查算出最大过盈量〔采用压入法装配时应减掉被擦去的部分2u,再按式〔1.6求出最大径向压力,即〔1.6图1.6过盈连接中的应力大小及分布情况然后根据来校核连接零件本身的强度。当包容件〔被包容件为脆性材料时,可按图1.6所示的最大周向拉〔压应力用第一强度理论进行校核。由图可见,其主要破坏形式是包容件表层断裂。设分别为被包容件材料的压缩强度极限及包容件材料的拉伸强度极限,则强度校核公式为:对被包容件〔1.7对包容件〔1.8当零件材料为塑性材料时,则应按第三强度理论检验其承受最大应力的表层是否处于弹性变形围。设、分别为被包容件及包容件材料的屈服极限,则由图1.6可知,不出现塑性变形的校验公式为:对被包容件表层〔1.9对包容件表层〔1.10过盈连接最大压入力、压出力当采用压入法装配并准备拆开时,为了选择所需压力机的容量,应将其最大压入力、压出力按下列公式算出:最大压入力〔1.11最大压出力〔1.12包容件加热和被包容件冷却温度如采用胀缩法装配时,包容件的加热温度或被包容件的冷却温度〔单位均为可按下式计算:〔1.3〔1.14式中:——所选得的标准配合在装配前的最大过盈量,单位为;——装配时为了避免配合面相互擦伤所需的最小间隙。通常采用同样公称直径的间隙配合H7/g6的最小间隙,单位为,或从手册中查取;d——配合的公称直径,单位为mm;、——分别为被包容件及包容件材料的线膨胀系数,查有关手册;——装配环境的温度,单位为。包容件外径胀大量及被包容件径缩小量〔一般只需计算其最大绝对值当有必要计算过盈连接装配后包容件外径胀大量及被包容件径缩小量时,可按下列公式计算:包容件外径最大胀大量〔1.15被包容件径缩小量〔1.16式中和的单位为mm,其余各符号的意义及单位同前。例1图1.7所示为一过盈连接的组合齿轮,齿圈材料为45钢,轮芯材料为铸铁HT250;已知其传递的转矩,结构尺寸如图所示,装配后不再拆开,装配时配合面用润滑油润滑,试决定其标准过盈量和压入力。解1.确定压力p图1.7过盈连接的组合齿轮在作用下,连接应具有的径向应力p,根据式〔7-9,并由表7-5取得2.确定最小有效过盈量,选定配合种类1求满足上面p值所需的最小过盈量由式〔1.4,先计算式中的刚性系数、,已知,;,,得将以上诸值代入式〔1.4,得2选择标准配合,确定标准过盈量根据式〔1.5确定最小有效过盈量。设配合孔的表面粗糙度为,轴为,由表7-6选取;,则现考虑齿轮所传递的转矩较大,由公差配合表选H7/s6配合,其孔公差;轴公差为。此标准配合可能产生的最大过盈量;最小过盈量为,合用。3.计算过盈连接的强度因所选标准配合可以产生足够的径向压力,故连接强度
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 2024重庆环保工程承揽协议范本
- 2024年商业租赁协议全面指南
- 育强国建设背景下义务教育公共服务治理体系建设方案
- 钢结构施工劳务分包详细协议规范文本
- 钢结构厂房建筑承包协议
- 2024年酒店豪华大厅租赁协议样本
- 协议格式与条款详解2024年
- 2024室外景观假山施工协议
- 美发店合作协议书合同范本
- 电力投资合同范本
- QCT1177-2022汽车空调用冷凝器
- 24春国家开放大学《学前儿童美术教育活动指导》期末大作业参考答案
- 数字化时代背景下教师角色的思考
- 和谐相处之道心理健康课件
- 医院应急演练:食物中毒
- 2021版特种设备目录
- 中国综合卒中中心评分标准
- 3.14×1~100的乘法表格
- 报童问题(至多成本分析法)ppt课件
- 命题作文“懂你”写作指导与佳作示例
- 精选-中药病例分析.doc
评论
0/150
提交评论