轴过盈联接计算
过盈连接的设计计算书
提高扩展内容第15章连接设计1. 过盈连接的设计计算教材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。
1.1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。
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d的被包容件压入内径为A d的包容件中（图）。
由于配合直径B间有B+∆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A∆轴向力F（图）或转矩T（图）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及。
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。
轴承内径过盈量计算公式
轴承内径过盈量计算公式轴承是一种用于支撑机械旋转部件的重要零件，它能够减少摩擦力和支撑旋转部件的重量。
在轴承的安装过程中，内径过盈量是一个非常重要的参数，它直接影响着轴承的安装和使用效果。
因此，正确计算轴承内径过盈量是非常重要的。
轴承内径过盈量是指轴承内径与轴的外径之间的差值，也就是轴承的内径大于轴的外径的量。
在安装轴承时，合适的内径过盈量可以确保轴承与轴的紧密配合，提高轴承的使用寿命和运转效率。
而过大或过小的内径过盈量都会导致轴承的安装困难和使用效果不佳。
计算轴承内径过盈量的公式是：内径过盈量 = 轴承内径轴的外径。
其中，轴承内径和轴的外径都是在轴承和轴的技术参数中可以找到的。
在实际应用中，根据轴承和轴的尺寸，可以直接使用这个公式来计算出合适的内径过盈量。
在计算内径过盈量的时候，需要注意以下几点：1. 确定轴承和轴的尺寸。
在进行内径过盈量的计算之前，首先要明确轴承和轴的尺寸参数，包括轴承的内径和轴的外径。
这些参数可以在轴承和轴的技术手册中找到，也可以通过测量得到。
2. 考虑安装条件。
在计算内径过盈量的时候，需要考虑轴承的安装条件，包括安装的温度、压力等因素。
这些因素会影响轴承的尺寸，从而影响内径过盈量的计算结果。
3. 确定合适的过盈量。
在计算出内径过盈量之后，需要根据实际情况确定合适的过盈量。
一般来说，过盈量在0.01mm到0.05mm之间比较合适，但具体的数值还需要根据实际情况来确定。
除了使用公式计算内径过盈量之外，还可以通过使用专业的轴承安装工具来测量内径过盈量。
这些工具可以帮助工程师准确地测量出轴承的内径过盈量，从而确保轴承的安装质量。
总之，轴承内径过盈量的计算是轴承安装过程中非常重要的一步。
合适的内径过盈量可以确保轴承与轴的紧密配合，提高轴承的使用寿命和运转效率。
因此，在安装轴承时，工程师们需要根据轴承和轴的尺寸参数，正确地计算出合适的内径过盈量，并采取相应的措施来确保轴承的安装质量。
过盈配合压入力计算
轴与轴套过盈配合压入力计算公式：P=2i p lf r 2π 应为“—”22112122221222223122232)()(12E E r r E r r r r E r r r p i μμδ-+-++-+=δ=0.075mm, r1=70mm, r2=100mm, r3=135mm, E1=E2=2.1⨯510Mpa, u1=u2=0.3, l=150mm ,f=0.15带入公式得：Pi= 12.3954MpaP=1.7524510⨯N =17874.48kgf (17.524t)δ=0.075mm, r1=70mm, r2=100mm, r3=135mm, E1=E2=2.1⨯510Mpa, u1=u2=0.3, l=190mm ,f=0.15带入公式得：Pi= 12.3954MpaP= 2.2196510⨯N =22639.92kgf (22.196t)B87C 机头衬套压入力：δ=0.078，r1=14.415,r2=25.38,r3=44.5,L=115,f=0.15 代入公式得：22.6T/26.7T ——大值是按u1起作用算得FT160A 架体横臂压入力：δ=0.05，r1=0,r2=17,r3=25,L=37,f=0.15代入公式得：4.9T/5.8T ——大值是按u1起作用算得过盈联接1．确定压力p；1）传递轴向力F2）传递转矩T3）承受轴向力F和转矩T的联合作用2．确定最小有效过盈量，选定配合种类；3．计算过盈联接的强度；4．计算所需压入力；（采用压入法装配时）5．计算包容件加热及被包容件冷却温度；（采用胀缩法装配时）6．包容见外径胀大量及被包容件内径缩小量。
1. 配合面间所需的径向压力p过盈联接的配合面间应具有的径向压力是随着所传递的载荷不同而异的。
1）传递轴向力F当联接传递轴向力F时（图7-20），应保证联接在此载荷作用下，不产生轴向滑动。
亦即当径向压力为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F，应大于或等于外载荷F。
轴类零件的过盈联接
热涨法
利用火焰（如氧乙炔，液化气 圆柱，圆锥 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 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
压力油的选择
通常使用矿物油，推荐油的粘度为 3.6 ×10−5 m²/s,油应清洁， 不得有杂质等污 物 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）
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 机械压入法 原理 配合面型式 特点与应用 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。 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 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 利用工具 （如螺旋式， 杠杆式， 圆柱，圆锥 气动式）或压力机（压力范围 通常为 1~1000t)
过盈配合计算原理
过盈配合压装压力参数制定方法目的过盈连接是生产中常使用的一种连接方式,制定过盈连接计算规范是要保证正常生产和研发过程使用正确的压力来连接料件,是装配标准化工作的重要目标之一,最终满足生产和客户的需求,为此,制定本规范。
范围本规范适用于计算金属件，及金属件与非金属件连接的过盈计算内容过盈连接是利用零件之间的过盈配合来实现连接的。
这种连接也叫干涉配合或者紧配合连接过盈连接的特点优点：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。
缺点：配合面的尺寸精度高，装拆困难。
过硬连接的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者座孔的连接等过盈连接的工作原理及装配方法过盈连接的工作原理过盈连接是将外径为dB的被包容体压入内径dA的包容件中（图1.1a）。
由于配合直径间有△A +△B的过盈量，在装配后的配合面上，以便产生一定的径向压力。
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，在压入的过程中，配合表面微观不平度的峰尖不可避免的受到擦伤或压平，因此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所示的倒锥，并对配合面适当加润滑剂，可以减轻上述擦伤。
温差法是加热包容件或者冷却被包容件，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连接。
加热利用电加热，冷却采用液态空气（沸点-1940℃）或者固态二氧化碳（干冰，沸点-790℃）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；冷却法常用于配合直径较小时。
由于过盈连接拆装会使配合面受到严重的损伤，当过盈量很大时，装好后再拆开就更加困难。
因此，为了保证多次拆装后仍具有良好的紧固性，可采用液压拆卸，即在配合面间注入高压油，以涨大包容件的内径，缩小被包容件的外径，从而使连接便于拆卸，并减少配合面的擦伤。
过盈配合抱紧力计算与校核
抱紧力计算与校核一、过盈配合的基本参数过盈连接是利用零件间的配合过盈来实现连接。
这种连接结构简单，定心精度好，可承受转矩、轴向力或两者的复合载荷，承载能力高；缺点是结合面加工精度要求较高，装配不便，配合面边缘处应力集中较大。
其主要装配方法有三种：压入法、温差法、液压法。
该产品推力轴承与轴之间的过盈配合采用压入法，为纵向过盈联接。
计算基本参数及其含义如表1-1所示。
表1-1计算基本参数及其含义表二、传递载荷所需要的最小结合压力过盈联接的结合面间的结合压力，即径向压力，与该结合面所传递的载荷大小有关。
如图2-1所示。
图2-1受轴向力及转矩示意图2.1承受传递转矩T当轴与轴套传递启动转矩时，则应保证在此转矩作用下不产生周向滑移。
亦即当结合压力为时，在启动转矩的作用下，配合面间所能产生的摩擦阻力矩应大于或等于启动转矩。
结合面的摩擦阻力距为，为了保证，则有，即有，结合面最小结合压力满足2.2承受轴向力F当轴与轴套传递轴向力时，应保证联接在此载荷作用下，不产生轴向滑动。
亦即当径向压力为时，在轴向力的作用下，配合面上所能产生的轴向摩擦阻力应大于或等于轴向力。
结合面的摩擦阻力为，为了保证，则有，即有，结合面最小结合压力满足2.3承受轴向力与转矩的联合作用记联合作用所产生的合力为，则有推理同上，最终得到三、传递载荷所需要的最小过盈量3.1包容件直径比与传递载荷所需的最小直径变化量1）包容件直径比，即结合直径除以包容件外径，2）包容件传递载荷所需的最小直径变化量，即包容件内径的扩大量，其中系数满足，3.2被包容件直径比与传递载荷所需的最小直径变化量1）被包容件直径比，即被包容件内径除以结合直径，2）被包容件传递载荷所需的最小直径变化量，即被包容件外径的缩小量，其中系数满足，3.3传递载荷所需的最小有效过盈量传递载荷所需的最小有效过盈量记为δ，则3.4考虑压平量的最小过盈量考虑压平量的最小过盈量满足，对于纵向过盈连接，取四、过盈连接件所允许的最大有效过盈量4.1连接件不产生塑形变形的最大结合压力与传递力1）包容件不产生塑形变形所允许的最大结合压力塑性材料：脆性材料：其中，系数、按下式计算，2）被包容件不产生塑形变形所允许的最大结合压力塑性材料：脆性材料：其中，系数按下式计算，实心轴，此时3）连接件不产生塑形变形的最大结合压力，4）连接件不产生塑形变形的传递力4.2连接件不产生塑形变形所允许的最大有效过盈量1）包容件不产生塑形变形所允许的最大直径变化量其中系数满足，2）被包容件不产生塑形变形所允许的最大直径变化量其中系数满足，3）连接件不产生塑形变形所允许的最大有效过盈量五、过盈配合的校核计算1）最小传递力其中，2）包容件的最大应力塑性材料：脆性材料：其中，3）被包容件的最大应力其中，同上。
孔轴过盈配合的计算实例
最大应力[Pfmax] MPa 压入力Pxi N 压出力Pxo N 包容件的外径最大扩大量 mm 装配后最大包容件外径 mm 轴向最小传递摩擦力 Pximin N 最小传递扭矩 Mmin N. mm
备注
皮带轮外径 轴承外径 轴承内径（暂定轴承内外圈为一体） 轴承宽度 轴承的公差 皮带轮孔的公差 皮带轮材料为PA
暂定 暂定 轴承材料选为SUS304
暂定为0.15 轴承外圈粗糙度
考虑使用环境温度影响 受环境影响较小，不考虑 受环 Nhomakorabea影响较大
压入时无润滑时摩擦系数为0.15 为压入力的1.3到1.5倍
15 8 4 3 0 -0.006 -0.080 -0.130 2620 60 0.34 0.0032 1.00E-04 200000 20 0.29 0.15 0.0008 1.80E-05
计算结果
受环境影响直径尺寸变化量 最大过盈量ξmax mm 最小过盈量ξmin mm 包容件内外径比qA 被包容件内外径比qi 包容件形变参数 Ca
实例计算2
输入条件： 包容件外径da(mm) 包容件内径（被包容件外径）df mm 被包容件内径di mm 配合长度 L(mm) 被包容件外径的上偏差 被包容件外径的下偏差 包容件的内径的上偏差 包容件的内径的下偏差 包容件弹性模量Ea /Mpa 包容件屈服极限σsa /MPa 包容件泊松比 ua 包容件结合面粗糙度 包容件热膨胀系数 被包容件弹性模量 Ei /MPa 被包容件屈服极限σsi /Mpa 被包容件泊松比 ui 包容件和被包容件摩擦系数 μ 被包容件结合面粗糙度 被包容件热膨胀系数
包容件形变参数 Ci
0.010496 0.130 0.069 0.533333333 0.5 2.135031056 1.376666667 19.77413237 223.6401645 313.0962303 0.090006008 15.09000601 112.7696928 451.0787712
轴孔过盈配合计算公式
轴孔过盈配合计算公式摘要：1.轴孔过盈配合计算公式的概念和背景2.轴孔过盈配合计算公式的种类3.轴孔过盈配合计算公式的适用范围和条件4.轴孔过盈配合计算公式的计算步骤和示例5.轴孔过盈配合计算公式的优点和局限性正文：一、轴孔过盈配合计算公式的概念和背景轴孔过盈配合计算公式，是一种用于计算轴和孔过盈量的数学公式，其主要用于机械加工制造过程中，以确保轴和孔之间的配合精度。
轴孔过盈配合计算公式是机械制造领域的重要理论基础，对于保证产品的精度和质量具有重要的实际意义。
二、轴孔过盈配合计算公式的种类轴孔过盈配合计算公式主要包括以下几种：1.圆柱轴和圆孔过盈配合的计算公式；2.圆锥轴和圆孔过盈配合的计算公式；3.圆柱轴和圆锥孔过盈配合的计算公式；4.圆锥轴和圆柱孔过盈配合的计算公式。
三、轴孔过盈配合计算公式的适用范围和条件轴孔过盈配合计算公式主要适用于以下范围和条件：1.机械加工制造过程中，需要确保轴和孔的配合精度；2.轴和孔的材料相同或相似，且具有足够的韧性和强度；3.轴和孔的公差、形位公差和表面粗糙度符合设计要求。
四、轴孔过盈配合计算公式的计算步骤和示例以圆柱轴和圆孔过盈配合的计算公式为例，其主要计算步骤如下：1.确定轴和孔的基本尺寸，包括直径、长度和公差；2.计算轴和孔的配合尺寸，包括过盈量、间隙量和最大过盈量；3.根据设计要求，选择合适的过盈量和间隙量；4.校核轴和孔的形位公差和表面粗糙度是否满足设计要求。
示例：某轴的直径为d=40mm，公差为H7；某孔的直径为D=45mm，公差为H7。
求轴和孔的过盈配合。
解：根据公式，计算得到过盈量f=0.05mm，间隙量l=0.025mm。
因此，轴和孔的配合应为过盈配合，过盈量为0.05mm。
五、轴孔过盈配合计算公式的优点和局限性轴孔过盈配合计算公式的优点：1.确保轴和孔的配合精度，提高产品的质量；2.有利于提高生产效率，降低生产成本；3.有助于优化设计和加工工艺，提高机械传动性能。
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0.112 mm 孔7级，轴6级 <0.172 =δ min 0.079 0.000011 合格 合格
H7/s6 （推荐配合） [δ max]=0.117-0= 0.117 最大过盈 [δ max] [δ min]=0.092-0.04= 0.052 最小过盈 [δ min] 热装法，装配温度计算 △ ɑ 手册第2册5-236页，表5-4-7 手册第2册5-236页，表5-4-6
emin=eamin+eimin
320000 N 140 mm 84 mm 27.21 MPa 255 mm 140 mm 0.55 0 235 MPa 490 MPa 206000 MPa 210000 MPa 0.25 0.3 2.11 0.7 0.039 mm 0.013 mm 0.052 mm 0.052 mm 0.384 0.5 90.35 MPa 245 MPa 90.35 MPa 0.130 mm 0.042 mm 0.172 mm
热装的最小间隙 包容件的线膨胀系数
装配环境温度 包容件加热温度 涨缩法过盈的磨擦因数 计算[Pfmin] 压入力 压出力
t t2 μ [Pfmin] Fxi Fxa
常温 t2=([δ
20 度
max]+△)/(ɑadf)+t
147.27 度 0.14 27.33 141288.65 N 183675.24 ～ 183.68 ～ 211933 N 211.933 KN
sa si
输入参数 输入参数 输入参数 Pfmin=F/DLf 输入参数 输入参数 qa=df/da 实心轴为0 材料Q235 材料35CrMo 材料Q235 材料35CrMo 材料Q235 材料35CrMo Ca=(1+qa^2)/(1-qa^2)+va，也可查表 设计手册2册5-235页，表5-4-5 eamin=Pfmin*df/Ea *ca eamin=Pfmin*df/Ei *ci δ
max<=0.172
被包容件 eimin
emin min
涨缩法装配，δ min=δ emin a=1-qa^2/根号下(3+qa^2) 实心轴取c=0.5 Pfamax=aσ sa Pfimax=cσ
si
被包容件 Pfimax 被连接件 Pfmax 包容件 eamax 被包容件 eimax δ
emax
在最小过盈情况下使其发生轴向移动的压出力计算 手册第2册5-235页，表5-4-4 [Pfmin]=[δ min]/df(Ca/Ea+Ci/Ei) Fxi=[Pfmin]π dfLfμ Fxa=（1.3～1.5）Fxi
轮轴过盈联接计算，计算依据化工版机械设计手册第2卷第5篇第4章，过盈连接
径向压力 结合面直径 结合面总厚度 结合面最小径向压强 包容件外径 被包容件外径 包容件直径比 被包容件直径比 包容件屈服点 被包容件屈服点 包容件材料的弹性模量 被包容件材料的弹性模量 包容件材料的泊松比 被包容件材料的泊松比 系数Ca 系数Ci 传递载荷所需要的最小直径 变化量 传递载荷所需要的最小有效 过盈量 考虑压平后的最小过盈量 系数a计算 系数c确定 不产生塑性变形所允许的最 大结合压强 包容件不产生塑性变形所允 许的最大直径变化量 被联接件不产生塑性变形的 最大有效过盈量 确定配合要求 初选基本过盈量 确定基本偏差代号 确定公差等级 选定配合 对选定配合进行复核计算 δ b 包容件 包容件 F D Lf Pfmin da df qa qi σ σ Ea Ei va vi Ca Ci eamin δ δ a c Pfamax
取包容件与被包容件值中的较小者 eamax=Pfmaxdf * Ca/Ea eimax=Pfmaxdf max+eimax min>=0.052,
δ
δ b≈(δ min+δ emax)/2 手册第2册5-235页，图5-4-7 最小过盈按等于或稍大于δ min选取 s