圆锥面过盈连接的计算 (GB/T 15755—1995) |
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(用于中、小尺寸,或不需多次装拆的连接) |
(用于大型、重载和需多次装拆的连接) 1—带外锥面中间套;2—带内锥面中间套 |
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序号 |
计 算 内 容 |
计 算 公 式 |
单 位 |
说 明 |
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一、传递载荷所需的最小过盈量 |
T——传递的转矩,N·mm Fx——传递的轴向力,N dm——圆锥面结合平均直径,mm, df1、df2——圆锥结合面小端和大端直径,mm lf——结合长度,推荐lf≤1.5dm μ——被连接件摩擦副的摩擦因数见表纵向过盈连接的摩擦因数μ、横向过盈连接的摩擦因数μ,推荐μ=0.12 K——安全系数,根据连接的重要程度决定,推荐K=1.2~3 F1——传递力,N, da——包容件外径(最大外径),mm di——被包容件内径(最小直径),mm Ea——包容件材料的弹性模量,MPa,查表常用材料的弹性模量、泊松比和线胀系数 Ei——被包容件材料的弹性模量,MPa,查表常用材料的弹性模量、泊松比和线胀系数
Sa=1.6Raa(不带中间套) Sa=1.6(Raa+Raaa)(带中间套) Si=1.6Rai(不带中间套) Si=1.6(Rai+Raii)(不带中间套) ν——被连接件材料的泊松比,查表常用材料的弹性模量、泊松比和线胀系数 a、b值可查图
σsa、σsi——包容件和被包容件材料的屈服点,MPa σba、σbi——包容件和被包容件材料的抗拉强度,MPa [δmax]、[δmin]——满足连接要求的最大过盈量和最小过盈量 |
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1 |
传递载荷所需的最小结合压强 |
传递转矩T 时 |
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MPa |
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传递轴向Fx 时 |
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同时传递T和Fx 时 |
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2 |
直径比 |
包容件 |
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3 |
被包容件 |
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4 |
传递载荷所需的最小直径变化量 |
包容件 |
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mm |
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5 |
被包容件 |
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mm |
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6 |
传递载荷所需的最小有效过盈量 |
δemin=eamin+eimin |
mm |
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7 |
考虑压平量后的所需最小过盈量 |
δmin=δemin+2×(Sa+Si) |
mm |
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二、不产生塑性变形所允许的最大过盈量 |
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8 |
不产生塑性变形所允许的最大接合压强 |
包容件 |
塑性材料:pfamax=aσsa 脆性材料: |
MPa |
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9 |
被包容件 |
塑性材料:pfimax=cσsi 脆性材料: |
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10 |
被连接件 |
pfmax取pfamax和pfimax中较小者 |
MPa |
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11 |
被连接件不产生塑性变形的传递力 |
Ft=pfmaxpdmlf μ |
N |
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12 |
不产生塑性变形所允许的最大直径变化量 |
包容件 |
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mm |
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13 |
被包容件 |
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mm |
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14 |
被连接件不产生塑性变形所允许的最大有效过盈量 |
δemax=eamax+eimax |
mm |
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三、选择配合 |
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15 |
满足连接要求的过盈量 |
保证过盈连接传递给定的载荷 |
[δmin]>δmin |
mm |
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保证被连接件不产生塑性变形 |
[δmax]≤δemax |
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16 |
结 构 型 圆 锥 过 盈 配 合 |
确定基本过盈量 |
一般情况 |
δb≈(δmin+δemax)/2 |
mm |
db——基本过盈量(选择过盈配合的基准值。基孔制时,基值等于轴的基本偏差的绝对值;基轴制时,其值等于孔的基本偏差的绝对值),mm,见图 选择配合种类时,在过盈量的上、下限范围内常有几种配合可供选用,一般应选择其最小过盈[δmin]等于或稍大于所需过盈δmin的配合;[δmin]过大会增加装配困难。选择较高精度的配合,其实际过盈变动范围较小,连接性能较稳定,但加工要求较高。配合精度较低时,虽可降低加工精度要求,但实际配合过盈变动范围较大,如成批生产,则各连接的承载能力和装配性能相差较大,这时,宜分组选择装配,既可保证加工的经济性,又可使各连接的过盈量接近 当包容件和被包容件的工作温度不同时,应计入温差引起的过盈量的变化,包容件和被包容件的工作温度不同时温差引起的过盈量变化为:δt=[αa(ta-tg)-αi(ti-tg)]df mm 式中 ti ta——被包容件和包容件的工作温度,℃; tg——工作环境温度,℃。 当工作角速度很高时,应考虑由于离心力使配合过盈减小而引起连接可靠性降低的情况 |
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要求有较多的连接强度储备 |
δemax>δb>(δmin+δemax)/2 |
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要求有较多的被连接件材料强度储备 |
δmin<δb<(δmin+δemax)/2 |
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确定配合基本偏差代号 |
根据基本过盈量δb和以基本圆锥直径(一般取最大圆锥直径df2)为基本尺寸由图查出 |
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选取内、外圆锥直径的配合和公差 |
根据基本偏差代号、基本圆锥直径和δemax、δmin由GB1801确定 |
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位移型圆锥过盈配合 |
选取内、外圆锥直径的配合和公差 |
按GB/T 1800和GB/T 1801选取,推荐选用IT7、IT6公差等级的H、h、JS、js配合 |
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对基面距有要求的圆锥过盈配合 |
根据基面距的尺寸公差要求,按GB/T 12360计算选取内、外圆锥直径公差带 |
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所选配合的最大过盈量[δmax]和最小过盈量[δmin] |
按GB/T 1801给出的极限偏差计算 |
mm |
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四、油压装拆参数 |
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17 |
中间套尺寸(不带中间套不需计算) |
外锥面中间套 |
dfi1=1.03d+3 dfi2=dfi1+Clf |
mm |
d——中间套圆柱面直径,mm dfi1、dfi2——被包容件结合面的小端、大端直径,mm C——圆锥过盈连接锥度,推荐 选用1∶20、1∶30、1∶50 |
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内锥面中间套 |
dfi2=0.97d-3 dfi1=dfi2-Clf |
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18 |
中间套与相关件圆柱面配合 |
外锥面中间套: 推荐d≤100mm时按 100mm<d≤200mm时按 d>200mm时按 内锥面中间套: 推荐d≤100mm时按 d>100mm时按 |
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19 |
中间套与相关件圆柱面配合极限间隙 |
按GB/T 1801的规定计算Xmin、Xmax |
mm |
计算中间套变形所需压力时,按最大间隙 |
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20 |
轴向位移的极限值(压入行程) |
不带中间套 |
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mm |
轴向位移公差TE=Eamax-Eamin |
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带中间套 |
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21 |
装配时中间套变形所需压强 |
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MPa |
E——中间套材料的弹性模量,MPa |
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22 |
实际最大结合压强 |
不带中间套 |
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MPa |
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带中间套 |
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23 |
需要的装拆油压 |
px=1.1[pfmax] |
MPa |
应使px<pfmax,否则应重新选择材料 |
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24 |
需要的压入力 |
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N |
μ1——油压装配时的摩擦因数,推荐μ1=0.02 |
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25 |
需要的压出力 |
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N |
μ1——油压拆卸时的摩擦因数,推荐μ1=0.02,当(μ1-C/2)出现负数时,其压出力为负值。应注意采用安全措施,防止弹出 |
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五、校核计算(需要时进行) |
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26 |
实际最小结合压强 |
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MPa |
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27 |
最小传递载荷 |
传递转矩 |
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N·m |
μ——连接工作时的摩擦因数,查表纵向过盈连接的摩擦因数μ、和表横向过盈连接的摩擦因数μ推荐μ=0.12 |
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传递力 |
Ftmin=[pfmin]pdmlfμ≥Ft |
N |
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28 |
装拆时实际最大应力 |
包容件 |
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MPa |
px——装拆油压,MPa a、b、c——见序号8、9 |
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29 |
被包容件 |
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MPa |
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六、被连接件直径变化量 |
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30 |
包容件的外径增大量 |
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mm |
pf取[pfmax]与[pfmin]分别计算,其结果为最大增大(减小)量和最小增大(减小)量 |
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31 |
被包容件的内径减小量 |
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mm |
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注:1.包容件和被包容件的工作温度不同时温差引起的过盈量变化为:δt=[αa(ta-tg)-αi(ti-tg)]df mm 2.压装设备应有足够的压力吨位,该值约为压出力的2.5倍。 |
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