孔軸模型過盈配合的力學(xué)模型分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u31209孔軸模型過盈配合的力學(xué)模型分析案例 -1-178161.1力學(xué)模型 -1-116841.1.1條件假設(shè) -1-63731.1.2模型接觸壓力與壓入力計(jì)算 -1-79111.2理論計(jì)算 -3-245131.1.1模型尺寸 -3-261121.1.2材料參數(shù) -3-298421.1.3孔軸模型的參數(shù)計(jì)算 -3-1.1力學(xué)模型1.1.1條件假設(shè)在孔軸零件的裝配過程中，由于實(shí)際壓裝過程存在很多外界影響因素難以分析，故在理論分析中需要一些假設(shè)條件。過盈裝配過程中可能存在彈性形變和彈塑性形變。由于過盈量的影響，在軸壓入孔的過程中，壓入力不斷增大，接觸面產(chǎn)生的壓力也隨著增大，屬于彈性區(qū)域，此時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的變化是線性關(guān)系的。當(dāng)壓入過程中應(yīng)力超過屈服極限時(shí)，孔軸模型會(huì)發(fā)生從彈性到塑性的變化，應(yīng)力與應(yīng)變從線性變化到非線性[26]。彈塑性范圍假設(shè)條件：孔與軸均為平面應(yīng)力狀態(tài)，此時(shí)的軸向應(yīng)力為0。假設(shè)孔與軸在結(jié)合長度上受到的結(jié)合壓力為常數(shù)。假定孔與軸的材料彈性模量均為不變的常量。1.1.2模型接觸壓力與壓入力計(jì)算在軸壓入孔的過程中軸直徑被壓縮，孔內(nèi)徑被擴(kuò)張，孔軸相互擠壓，在孔軸接觸表面形成徑向壓力。徑向壓力不僅是壓入過程造成摩擦力的因素，同時(shí)是過盈零件緊密結(jié)合的根本原因。圖2-1為孔軸模型過盈裝配的簡化圖。在圖中，模型包括孔與軸兩部分。基于厚壁圓筒理論，計(jì)算孔軸過盈配合的接觸壓力以及壓裝力。圖2-1孔軸示意圖假設(shè)軸的內(nèi)徑為，孔軸結(jié)合半徑為，孔的外半徑為,過盈配合孔的擴(kuò)張量為，軸的壓縮量為?；诤癖趫A筒理論，推導(dǎo)后可知以下公式[27]：(2-1)(2-2)其中為軸的彈性模量，為孔的彈性模量，為軸的泊松比，為孔的泊松比。（2-3）結(jié)合前面三個(gè)等式，可得接觸壓力：（2-4）壓入力為：（2-5）其中為孔軸接觸長度，為摩擦系數(shù)。1.2理論計(jì)算1.1.1模型尺寸孔軸模型剖面圖如下圖2-2、圖2-3所示。圖2-2為軸的示意圖，圖2-3為孔的示意圖。軸的直徑為50.0157mm,軸的長度為12mm，軸初始端的倒角為3?，倒角深度為3mm；孔的內(nèi)徑為49.883mm,孔的外徑為80mm，孔的長度為11mm，孔的倒角為15?，倒角深度為1mm。過盈量為0.1327mm。圖2-2軸零件尺寸圖2-3孔零件尺寸1.1.2材料參數(shù)實(shí)際壓裝采用孔與軸零件材料都采用鋁合金6061，表2-1為具體材料屬性。表2-1材料屬性材料名稱鋁合金6061密度泊松比彈性模量屈服強(qiáng)度1.70g/cm?0.3368900MPa276MPa1.1.3孔軸模型的參數(shù)計(jì)算孔軸零件在裝配完成后，孔與軸的接觸界面就會(huì)產(chǎn)生由于過盈量形成的接觸壓力。接觸壓力P的大小與過盈量有關(guān)?；诤癖趫A筒理論，孔與軸模型可以應(yīng)用該理論進(jìn)行分析壓力裝配過程的受力情況。圓筒理論對(duì)于空心軸計(jì)算的，實(shí)際孔軸模型對(duì)于軸是實(shí)心的，當(dāng)取值為0時(shí)，軸為實(shí)心軸。同時(shí)可知接觸壓力與過盈量，材料彈性模量有關(guān)，與壓入的長度無關(guān)?？纵S模型過盈裝配結(jié)合表面存在摩擦力，壓入過程需要克服過盈量及接觸面的粗糙程度直接決定的摩擦阻力，在裝配過程中所需的壓裝力等于壓入過程中的摩擦力。經(jīng)過計(jì)算可得，，，，