【《孔轴模型过盈配合的力学模型分析案例》1200字】

孔轴模型过盈配合的力学模型分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u31209孔轴模型过盈配合的力学模型分析案例 -1-178161.1力学模型 -1-116841.1.1条件假设 -1-63731.1.2模型接触压力与压入力计算 -1-79111.2理论计算 -3-245131.1.1模型尺寸 -3-261121.1.2材料参数 -3-298421.1.3孔轴模型的参数计算 -3-1.1力学模型1.1.1条件假设在孔轴零件的装配过程中，由于实际压装过程存在很多外界影响因素难以分析，故在理论分析中需要一些假设条件。过盈装配过程中可能存在弹性形变和弹塑性形变。由于过盈量的影响，在轴压入孔的过程中，压入力不断增大，接触面产生的压力也随着增大，属于弹性区域，此时应力与应变的变化是线性关系的。当压入过程中应力超过屈服极限时，孔轴模型会发生从弹性到塑性的变化，应力与应变从线性变化到非线性[26]。弹塑性范围假设条件：孔与轴均为平面应力状态，此时的轴向应力为0。假设孔与轴在结合长度上受到的结合压力为常数。假定孔与轴的材料弹性模量均为不变的常量。1.1.2模型接触压力与压入力计算在轴压入孔的过程中轴直径被压缩，孔内径被扩张，孔轴相互挤压，在孔轴接触表面形成径向压力。径向压力不仅是压入过程造成摩擦力的因素，同时是过盈零件紧密结合的根本原因。图2-1为孔轴模型过盈装配的简化图。在图中，模型包括孔与轴两部分。基于厚壁圆筒理论，计算孔轴过盈配合的接触压力以及压装力。图2-1孔轴示意图假设轴的内径为，孔轴结合半径为，孔的外半径为,过盈配合孔的扩张量为，轴的压缩量为。基于厚壁圆筒理论，推导后可知以下公式[27]：(2-1)(2-2)其中为轴的弹性模量，为孔的弹性模量，为轴的泊松比，为孔的泊松比。（2-3）结合前面三个等式，可得接触压力：（2-4）压入力为：（2-5）其中为孔轴接触长度，为摩擦系数。1.2理论计算1.1.1模型尺寸孔轴模型剖面图如下图2-2、图2-3所示。图2-2为轴的示意图，图2-3为孔的示意图。轴的直径为50.0157mm,轴的长度为12mm，轴初始端的倒角为3˚，倒角深度为3mm；孔的内径为49.883mm,孔的外径为80mm，孔的长度为11mm，孔的倒角为15˚，倒角深度为1mm。过盈量为0.1327mm。图2-2轴零件尺寸图2-3孔零件尺寸1.1.2材料参数实际压装采用孔与轴零件材料都采用铝合金6061，表2-1为具体材料属性。表2-1材料属性材料名称铝合金6061密度泊松比弹性模量屈服强度1.70g/cmᶾ0.3368900MPa276MPa1.1.3孔轴模型的参数计算孔轴零件在装配完成后，孔与轴的接触界面就会产生由于过盈量形成的接触压力。接触压力P的大小与过盈量有关。基于厚壁圆筒理论，孔与轴模型可以应用该理论进行分析压力装配过程的受力情况。圆筒理论对于空心轴计算的，实际孔轴模型对于轴是实心的，当取值为0时，轴为实心轴。同时可知接触压力与过盈量，材料弹性模量有关，与压入的长度无关。孔轴模型过盈装配结合表面存在摩擦力，压入过程需要克服过盈量及接触面的粗糙程度直接决定的摩擦阻力，在装配过程中所需的压装力等于压入过程中的摩擦力。经过计算可得，，，，