過盈配合產(chǎn)生的接觸壓力和拔出力計(jì)算.pdf

《過盈配合產(chǎn)生的接觸壓力和拔出力計(jì)算.pdf》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第1期(總第164期)機(jī)械工程與自動(dòng)化No.12011年2月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIONFeb.文章編號:1672-6413(2011)01-0195-03過盈配合產(chǎn)生的接觸壓力和拔出力計(jì)算12張敬佩,李初曄(1.北京航天時(shí)代激光導(dǎo)航技術(shù)有限責(zé)任公司,北京100143;2.中國航空工業(yè)北京航空制造工程研究所,北京100024)摘要:在ANSYS有限元分析平臺(tái)詳細(xì)計(jì)算了工程中常見的軸與套過盈配合引起的接觸壓力和拔出力,通過參數(shù)綜合,以CAE技術(shù)作為實(shí)驗(yàn)工具總結(jié)出過盈力與設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系方程,實(shí)際驗(yàn)證表明計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值之間有較好

2、的一致性。關(guān)鍵詞:ANSYS;過盈配合;接觸中圖分類號:TB115∶TP391.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B1計(jì)算問題描述2過盈拔出力理論計(jì)算如圖1所示,軸和套通過過盈配合冷裝在一設(shè)軸拔出的位移量為VS,當(dāng)VS

3、。?????????????(1)圖2為過盈配合中軸與套的應(yīng)力分布,圖3為過盈配合后軸與套接觸面的形狀(變形放大圖)。圖2過盈配合中軸與套的應(yīng)力分布圖1過盈配合示例圖從圖3中看出,過盈配合后軸與套接觸面不再是過盈配合后,最終軸徑D1要收縮到D1′,套內(nèi)徑光滑的,而是由交替凹槽和凸起條組成。一般取軸的D3要擴(kuò)張到D3′,根據(jù)位移協(xié)調(diào)關(guān)系D1′=D3′,因此推導(dǎo)出D1單邊收縮量與D3單邊擴(kuò)張量之和等于單邊過平均單邊收縮量為D1-D1′=0.029mm,套的平均單2D3′D1′D1-D3盈量。由-=0,兩邊同加單邊過盈量,D3′-D3222邊擴(kuò)張量為=0.021mm,兩

4、者之和為2整理后得:0.05mm,等于單邊過盈量。有限元建模分析時(shí)套的外D1-D1′D3′-D3D1-D3+=。表面固定,由于套的擴(kuò)張受到外表面約束的限制,因222此套的變形小些,關(guān)于軸收縮和套擴(kuò)張量之間的比例D1-D1′D3′-D3其中:為D1的單邊收縮量;為D3的關(guān)系,剛性弱者收縮(或擴(kuò)張)量大一些[1,2]。下面將分22單邊擴(kuò)張量。析套外表面自由的情形。收稿日期:2010-07-13;修回日期:2010-08-30作者簡介:張敬佩(1975-),女,河北深州人,工程師,碩士,主要從事慣導(dǎo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)制裝置的研究?！?96·機(jī)械工程與自動(dòng)化2011年第1期3過盈

5、力與設(shè)計(jì)參數(shù)之間的關(guān)系理得:影響過盈力大小的設(shè)計(jì)參數(shù)有:過盈量e、摩擦系D3HF=k0e
。????????(7)數(shù)
、套外徑D2、套高度H、套內(nèi)徑D3。通過ANSYSD2-D3對參數(shù)進(jìn)行多方案分析,總結(jié)出過盈力的通用計(jì)算表D3達(dá)式。根據(jù)式(7),拔出力還與套高度H、成正D2-D3比,通過有限元分析也證明了這兩種關(guān)系的存在。表2最大拔出力與套外徑D2的關(guān)系套外徑D2(mm)最大拔出力F(N)140143000160129000180118000200110000220105000圖3過盈配合后軸與套接觸面的形狀(變形放大圖)350885903.1過盈力與過盈量、

6、摩擦系數(shù)之間的關(guān)系3.3比例常數(shù)k0的確定表1的有限元計(jì)算表明,最大拔出力與過盈量、摩為得到常數(shù)k0的較準(zhǔn)確值,將多組數(shù)據(jù)代入式擦系數(shù)均成正比,因此接觸面間平均壓力p0與過盈量(7),得到一組比例常數(shù)k0,見表3。關(guān)系可以寫成:表3比例系數(shù)k0的確定p0=ke。??????????????(2)eD2D3HF
k0其中:k為比例常數(shù)。將式(2)代入式(1),得到拔出力mmmmmmmmNF:0.10.114010050560000225560.050.052001005011000028025F=p0S
=keS
。??????????(3)0.050.314010

7、05081000021769本計(jì)算模型D2=140mm,D3=100mm,H=20.050.0514080501110002730050mm,因此接觸面積S=
D3H=15700mm,將e=0.050.051409050131000262000.05mm、
=0.1、F=290000N代入式(3),得到k=0.050.0514010050143000230003630。總結(jié)出計(jì)算模型拔出力F與過盈量e、摩擦系數(shù)對表3中的數(shù)據(jù)求平均值得到k0=24800。
之間的關(guān)系為:當(dāng)D2/D3比值增大時(shí),k0的值會(huì)適當(dāng)增加。比較F=3630e
S。???????????(4)

8、式(1)和