轴类零件的过盈联接
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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)
da 在图中阴影部分确定，由于 dm
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.
配合面的表面处理
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
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 z =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 t，径向应力为 g
冷却法
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
圆锥，或拆 卸，调整圆 柱面配合位 置
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）
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
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
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 Ra6.3μ m 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 a A a A a A 配合种类 s7,s6,r6 x7 y7 z7
≤50 50-100 100-250
0.5 1 1 1.5 2 2.5
1 1.5 2 2.5 3 3.5
1.5 2 2 2.5 4 4.5
2 2.5 3 3.5 5 6
250-500 对配合面的要求
a A
3.5 4
4.5 5.5
7 8
8.5 10
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： ������������ ≤ 180mm 的联接，一般取 H7/h6, ������������ ≥ 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 0.8μ m， 圆柱面 Ra 不大于 1.6μ m
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
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
4.材料弹性模量为常数
Fra Baidu bibliotek
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
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)
da 在图中阴影部分确定，由于 dm
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.
配合面的表面处理
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
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 z =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 t，径向应力为 g
冷却法
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
圆锥，或拆 卸，调整圆 柱面配合位 置
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）
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
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
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 Ra6.3μ m 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 a A a A a A 配合种类 s7,s6,r6 x7 y7 z7
≤50 50-100 100-250
0.5 1 1 1.5 2 2.5
1 1.5 2 2.5 3 3.5
1.5 2 2 2.5 4 4.5
2 2.5 3 3.5 5 6
250-500 对配合面的要求
a A
3.5 4
4.5 5.5
7 8
8.5 10
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： ������������ ≤ 180mm 的联接，一般取 H7/h6, ������������ ≥ 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 0.8μ m， 圆柱面 Ra 不大于 1.6μ m
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
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
4.材料弹性模量为常数
Fra Baidu bibliotek
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