轴类零件的过盈联接.docx

二. 轴类零件的过盈联接
1.过盈联接的方法，特点与应用
装配方法
原理
配合面型式
特点与应用
机械压入法
利用工具（如螺旋式，杠杆式，气动式）或压力机（压力范围通常为1~1000t)
圆柱，圆锥
易擦伤配合表面，降低传递载荷的能力。适合用于小或中等过盈量，传递载荷较小的场合，如齿轮，车轮，飞轮，滚动轴承与轴的配合。
热涨法
利用火焰（如氧乙炔，液化气可加热至350°C），加热介质（如废水可加热到100°C,蒸汽可加热至120°C，油品可加热至320°C），电阻（如电阻炉可加热至400°C）感应（可加热到400°C）等加热方式将包容件加热到一定温度，使包容件内孔直径加大行程装配间隙，然后将被包容件装入包容件内。也可同时加热包容件和冷却被包容件
圆柱，圆锥
不易擦伤配合表面，传递载荷能力高。
火焰加热操作简便，但有局部过热的危险。适用于局部受热和膨胀尺寸要求严格控制的中型和大型联接件，如汽轮机，鼓风机，离心压缩机的叶轮和轴配合
介质加热包容件热胀均匀，适用于过盈量小的场合，如滚动轴承，连杆衬套，齿轮等。
电阻加热热胀均匀，加热温度易于自动控制，适用于中小型联接件。
感应加热的加热时间短，调节温度方便，加热效率高。适用于过盈量大的大型联接件，如汽轮机的叶轮，大型压榨机等。
干冰冷缩应用于过盈量小的小型零件
低温箱冷缩适用于配合面精度较高的联接。如发动机气门座圈等
液氮冷缩适用于过盈量中等的场合，如发动机主，副衬套等
冷却法
利用干冰（可冷至-78°C），低温箱（可冷至-140°C），液氮（可冷至-195°C）等冷缩方式将被包容件冷却到一定温度，使备包容件外径减小，形成装配间隙，然后装入包容件内
油压法
在包容件与被包容件之间的配合面上，压入高压油（油压达200MPa)，使包容件和被包容件在配合处发生弹性变形，形成间隙压力油在配合面间形成油膜，并用液压装置或机械压推装置等方法给轴向推力，当配合件达到所要求为止后，卸去高压油，机壳形成过盈配合。对于圆锥形配合面，过盈量是靠配合件彼此相对轴向移动而获得，具有圆柱形配合面，过盈量大小取决于选出的配合
圆锥，或拆卸，调整圆柱面配合位置
不易擦伤配合表面，便于安装和拆卸，方便维修，装拆时轴向力较小，但制造精度要求高，多用于圆锥轴的装拆。适用于过盈量大的大，中型或需要经常拆卸的联接件，如大型联轴器，传播螺旋桨，化工机械，机车车轮和轧钢设备，特别适用于联接定位要求严格的联接件，如大型凸轮与轴的联接。一般仅用于钢制零件。
对于圆柱面联接，因装配困难，故一般用于拆卸或调整配合位置，如车轮与轴的联接，用温差法或压入法装配，用液压法拆卸

2. 过盈联接的设计与计算
过盈配合的计算和选用，只适用于被联接件材料在弹性范围内的过盈联接计算，即被联接件的应力低于其材料的屈服极限。联接承载能力主要取决于联接的摩擦力和联接中零件的强度。
设计的已知条件为传递的载荷，被联接件的材料，摩擦系数，尺寸和表面粗糙度等。
过盈联接设计的内容
1. 计算所需的最小过盈和根据被联接件的强度所允许的最大过盈量，以确定所选配合过盈量的上下限
2. 根据配合所确定的过盈量上，下限，按公差配合标准选择适当的配合种类
3. 校核传递力的大小及结合件的应力大小
4. 必要时计算包容件的外径扩大量和被包容件内径的缩小量
5. 计算装卸力或装配温度
6. 确定零件的合理结构，配合面的工艺要求和决定装配方法
7. 采用油压装拆应符合JB/ZQ4271-86和JB/ZQ4277-86的有关要求
过盈联接计算假设
1零件的应变在弹性范围内
2. 备联接件是两个等长厚壁圆筒，其配合面件的压强均匀分布
3. 包容件与被包容件处于平面应力状态，即轴向应力=0，圆柱面过盈配合的应力分布见图5-4-1，图中假设，结合面压强为Pt，包容件与被包容件切向应力为

4. 材料弹性模量为常数
5. 计算的强度理论，按变形能理论
圆锥面过盈联接的计算与圆柱面过盈联接相同，但还应注意下列各点：
1. 结合直径dt应以平均直径dm代替
2. 通常装拆压力高于实际结合压力，因此计算材料是否产生塑性变形时，应以装拆压力进行计算，装拆时的压力增量见图5-4-2，压力曾力系数U根据在图中阴影部分确定，由于U与结合面的几何形状误差，表面粗糙度，表面质量，安装的正确性等因素有关，所以图中U是一个范围，一般装配时取较小值，拆卸时取较大值。
3. 液压装卸时，因结合面间存在油膜，因此装拆时的摩擦系数不同，计算压入力和压出力时应按装拆时的摩擦系数进行计算
圆锥面过盈联接有不带中间套和带中间套两种型式。不带中间套的联接用于中，小尺寸的联接，或不需多次装拆的联接，带中间套的联接多用于大型，重载和需要多次装拆，或配合件之一是铸件（可能有砂眼，气孔等）的联接。
中间套小端内径小于100mm者，其小端厚度一般为2.5mm左右，小端内径在100-300mm者，其小端厚度一般为2.5-6mm.

2.1 过盈联接的计算步骤与公式
（详见设计手册第三版第2卷P5-180~5-189）
3. 过盈联接的结构设计
3.1圆柱面过盈联接的合理结构
过盈配合面轴向压力分布不均匀（图5-4-11），

为了改善压力不均，减少应力集中，结构上可采取下列措施
1. 使非配合部分的直径小于配合直径（图5-4-12a)，并以较大圆弧过渡，配合直径dt与非配合直径d＇之比通常取dt/d＇≥1.05，圆弧半径可取r≥（0.1-0.2）dt
2. 在被包容件上加工出卸载槽（图5-4-12b,c)，必要时卸载槽应滚压处理，以提高疲劳强度。
3. 包容件的端面加工出卸载槽（图5-4-12d)或减小包容件端部的厚度（图5-4-12e),前一种措施结构简单，应用较广

为了便于装配，对结构的要求；
1. 包容件的孔端和被包容件的进入端应有倒角，通常取倒角α为5°或10°，倒角尺寸可按表5-4-11选定
2. 当轴承受较大的变核实时，包容件的孔端应倒圆角，以提高轴的疲劳强度。
3. 配合长度一般不超过配合直径dt的1.6倍，如配合长度过长，配合直径宜制成阶梯型，以改善装配工艺
4. 轴与盲孔的过盈配合，应有排气孔
5. 结合膜的粗糙度一般不宜大于Ra6.3μm
6. 结合材料相同时，为避免压入时发生粘着现象，包容面与被包容面应有不同的硬度。有关其他装配要求请查阅GB5371-85附录D
表5-4-11 过盈联接零件空端和进入端倒角尺寸

配合直径d
倒角尺寸
配合种类
s7,s6,r6
x7
y7
z7
≤50
a
A
0.5
1
1
1.5
1.5
2
2
2.5
50-100
a
A
1
1.5
2
2.5
2
2.5
3
3.5
100-250
a
A
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
6
250-500
a
A
3.5
4
4.5
5.5
7
8
8.5
10
对配合面的要求
1. 圆锥面几何形状，尺寸公差应准确，配合应均匀，接触良好。通常采用1:50或1:30锥度，承受较大力距时采用1:50锥度
2. 中间套与相关件圆柱面的配合： df≤180mm的联接，一般取H7/h6, df≥180mm的联接，外锥面中间套取F8/h7,内锥面中间套取H8/f7
3. 锥度公差：以平均直径dm按GB1801-GB1803选取
4. 形位公差：圆锥母线的直线度和圆锥的圆度的值分别不得超过由配合H7/u7所得出的过盈量的9~14％，圆锥面的接触率不低于70~80％
5. 表面粗糙度：锥面Ra不大于0.8μm，圆柱面Ra 不大于1.6μm
压力油的选择
通常使用矿物油，推荐油的粘度为3.6×10-5m²/s,油应清洁，不得有杂质等污物
配合面的表面处理
1. 为避免粘着和装拆时表面擦伤，当包容件和被包容件材料相同时，应具有不同的表面硬度
2. 需多次装拆的中，小尺寸圆锥面过盈联接，为避免擦伤和磨损，可在结合面镀一薄层硬铬（只镀结合件其中之一）
3. 需多次装拆的大尺寸圆锥面过盈联接，应采用带中间套的形式，为避免擦伤，可在中间套圆锥表面镀一层硬铬，或将中间套大端方向加长，（加长部分以不超过压入 行程长度两倍为宜）
注：实现圆锥过盈联接除符合本表一般要求外，还应符合JB/ZQ4271-86的规定