中華人民共和國國家標準

GB/T15755一1995

圓錐過盈配合的計算和選用

Thecalculationandselectionofconeinterferencefits

1主題內(nèi)容與適用范圍

本標準規(guī)定了圓錐過盈聯(lián)結的型式、計算和圓錐過盈配合的選用。

本標準適用于光滑圓錐面在彈性范圍內(nèi)利用油壓裝拆的過盈聯(lián)結計算和過盈配合的選用。

2弓1用標準

GB157錐度與錐角系列

GB180。公差與配合總論標準公差與基本偏差

GB1801公差與配合尺寸至500mm孔、軸公差帶與配合

GB1802公差與配合尺寸大于500至3150mm常用孔、軸公差帶

GB5371公差與配合過盈配合的計算和選用

GB11334圓錐公差

GB12360圓錐配合

3定義

本標準采用引用標準中所給定的有關術語和定義。

4符號

計算用的主要符號、含義和單位見表1.

表1

符號含義單位

8

過盈量

nim

S有效過盈量

mm

df,結合面最小圖錐直徑

盆n們1

drz結合面最大圓錐直徑

mm

dm結合面平均圓錐直徑

口1m

d.包容件外徑

們飛rn

d.被包容件內(nèi)徑

mn1

If結合長度

mm

國家技術監(jiān)督局1995一11一23批準1996一07一01實施

GB/T15755一1995

續(xù)表1

符號含義單位

C

結合面錐度

r=包容件直徑比

g勝被包容件直徑比

S.包容件壓平深度

mm

S;被包容件壓平深度

mm

幾包容件直徑變化量

nlnl

己‘

被包容件直徑變化量

mm

P結合壓力

MPa

Y.

裝拆油壓MPa

M

扭矩

N·mm

凡軸向力

N

F傳遞力N

尸，壓入力

N

尸，壓出力N

△PB中間套變形所需壓力

MN

E.軸向位移量

們.們i

d

中間套圓柱面直徑

nl幻1

dru中間套最小圓錐直徑

nlnl

dra中間套最大圓錐直徑

mnl

X

中間套與相關件配合間隙

mm

K

安全系數(shù)

戶摩攘系數(shù)

卜

泊松比

幾屈服極限MP.

口卜強度板限

MPa

E彈性模量MPa

R.輪廓算術平均偏差

mm

注除另有說明外，表中符號再加下標“a”表示包容件;“1”表示被包容件。

Gs/T15755一1995

5圓錐過盈聯(lián)結的特點、型式及用途

5.1圓錐過盈聯(lián)結的特點

a.包容件和被包容件無需加熱或冷卻就能進行裝配;

b.可實現(xiàn)較小直徑的裝配;

c.當軸向定位要求不高時，可得到配合零件的互換性;

d.可通過控制軸向位移來精確地調(diào)整其過盈量;

e可實現(xiàn)多次拆裝，并不損傷其結合面。

5.2圓錐過盈聯(lián)結的型式及用途

圓錐過盈聯(lián)結有以下兩種型式:

a.不帶中間套的圓錐過盈聯(lián)結(見圖1)

用于中、小尺寸，或不需多次裝拆的聯(lián)結。

圖1

b.帶中間套的圓錐過盈聯(lián)結(見圖2、圖3)

用于大型、重載和需多次裝拆的聯(lián)結。圖2為帶外錐面中間套的圃錐過盈聯(lián)結;圖3為帶內(nèi)錐面中

間套的圓錐過盈聯(lián)結。

圖2圖3

GB/T15755一1995

6計算和選用

6.，計算基礎與假定條件

本計算以兩個簡單厚壁圓筒在彈性范圍內(nèi)的聯(lián)結為計算基礎。

計算的假定條件為:包容件與被包容件處于平面應力狀態(tài)，即軸向應力。:二。;包容件與被包容件在

結合長度上結合壓力為常數(shù);材料的彈性模量為常數(shù);計算的強度理論，按變形能理論。

62計算要點

圓錐面過盈聯(lián)結的計算與GB5371規(guī)定的圓柱面過盈聯(lián)結計算相同，但應注意下列各點:

a.結合直徑d‘應以結合面平均圓錐直徑d二代替，即:

d。一d:一C

·1,

或d。一d+C

·l,

或d二一告(d十dfz)

材料是否產(chǎn)生塑性變形，應以裝拆油壓進行計算。裝拆油壓一般比實際結合壓力大lo%0

用油壓裝拆時，結合面間存在油膜，因此裝拆時的摩擦系數(shù)與聯(lián)結工作時的摩擦系數(shù)不同。在

聯(lián)結工作時的摩擦系數(shù)，推薦取k=0.12;用油壓裝拆時的摩擦系數(shù)，推薦取K=0.02,

d圓錐過盈聯(lián)結的錐度C，推薦選用1:20,1:30,1:50。其結合長度推薦為1,<-l.5d,

6.3計算公式

6.3.1圓錐過盈聯(lián)結傳遞負荷所需的最小過盈量，可按表2的公式進行計算。

表2

序號計算內(nèi)容計算公式說明

1

傳遞負荷所需的

最小結合壓力

傳遞扭矩

2M·K

pry一."d.1'.下

根據(jù)聯(lián)結的重要程度，推薦

K=1.2^-3

聯(lián)結工作時摩擦系數(shù)，尸值

查GS5371中附錄A推薦1=

0.12

承受軸向力

Pfwt一F,"KprM}=n.dm"1,"N

傳遞力

勿一_F,Pr}adm令N

/_。I2Mc

聲=n!尸‘“十1.二esl

v、“m1

2

包容件直徑比

q一d4+=d,

3

被包容件直徑比

4‘一_d;dm

對實心軸4.二。

4

包容件傳遞負荷所裔的最小直

徑變化量

好一p、·dm·C,

c一l+v.'十嶸

C,值可查GB5371中表4

Gs/T15755一1995

續(xù)表2

序號計算內(nèi)容

計算公式說明

5

被包容件傳遞負荷所需的最小

直徑變化量

ei-.=pim,.·會·Ci·

Ci一_l+q;'1-q.'一1.

C值可查GB5371中表4

6

傳遞負荷所齋的最小有效過盈

量

5.,.,.=e.,+e二。

7

考慮壓平量的最小過盈量

Bm.=S-。十2。(S.+Si)

不帶中間套:

S.=1.6尺二

Si=1.6R.

帶中間套:

S.=1.6(R..十R.-)

S.=1.6(R+R.;J

6.3.2圓錐過盈聯(lián)結件不產(chǎn)生塑性變形所容許的最大有效過盈量，可按表3的公式進行計算。

表3

序號計算內(nèi)容計算公式

說明

1

包容件不產(chǎn)生塑性變形所容許

的最大結合壓力

塑性材料:

戶i.n..=a.口.

脆性材料:

P'._二一。·Q2-3

一齋

“一_1-q.`1+q.'

a、‘值可查GB5371中圖4

2

被包容件不產(chǎn)生塑性變形所容

許的最大結合壓力

塑性材料:

pr.=c.a,;

脆性材料:

P-一‘·合

一2

‘值可查GB5371中圖4

對實心軸q;=0

此時c=0.5

3

聯(lián)結件不產(chǎn)生塑性變形的最大

結合壓力

P-.取Pi.二和Pl,，中的較小者

4

包容件不產(chǎn)生塑性變形所容許

的最大直徑變化量e.一pi."d.,E..C.

C.一釋+、

C.值可查GB5371中表4

5

被包容件不產(chǎn)生塑性變形所容

許的最大直徑變化量

。一、一pf-E一dm.。

G一怒一

Ci可查GB5371中表4

6

聯(lián)結件不產(chǎn)生塑性變形所容許

的最大有效過盈量

Ssms-P.s+Pims

328

GB/'r15755一1995

6.4圓錐過盈配合的選用

6.4.1過盈配合聯(lián)結件的圓錐公差按GB11334中4.2a條給定。即:給出圓錐的理論正確圓錐角a(或

錐度C)和圓錐直徑公差TD。由T。確定兩個極限圓錐。此時，圓錐角誤差和圓錐的形狀誤差均應在極限

圓錐所限定的區(qū)域內(nèi)。

當圓錐角公差、圓錐的形狀公差有更高的要求時，可再給出圓錐角公差AT,圓錐的形狀公差Tb"此

時，八T和T，僅占TD的一部分。

6.4.2選出的配合，其最大過盈量CS-,)和最小過盈量CS,;.)應滿足下列要求;

a.保證過盈聯(lián)結傳遞給定的負荷

CSm;o)>sm;}

b.保證聯(lián)結件不產(chǎn)生塑性變形

CS,..)(S.}u.

6.4.3配合的選擇步驟

6.4.3門對結構型圓錐過盈配合

a.確定配合基準制，推薦優(yōu)先選用基孔制。

b.初選基本過盈量Sb

一般情況，可取a,--

8-1.+S.。二

2

當要求有較多的聯(lián)結強度儲備時，可取

S-.二>Sy>

當要求有較多的聯(lián)結件材料強度儲備時，可取

8-+a....

2

_。_S-+Sem..

Omin氣Ob久-一1—。

c按初選的基本過盈量氏和以基本圓錐直徑(一般取最大圓錐直徑)為基本尺寸，由GB537工中

圖5查出配合的基本偏差代號。

d.按查出的基本偏差代號、基本圓錐直徑和蠕“、氏‘。，由GB1801^-1802確定選用的配合和內(nèi)、

外圓錐直徑公差帶。

6.4-3.2對位移型圓錐過盈配合

a.確定內(nèi)、外圓錐直徑公差帶，其基本偏差，推薦選用H,h.Js,Is，公差等級按GB1800選取。

b對有基面距要求的圓錐過盈配合，應根據(jù)基面距的尺寸公差要求，按GB12360附錄C計算選

取內(nèi)、外圓錐直徑公差帶。

c.按6.4.2條的規(guī)定，由GB1801給出的極限過盈量(或自行確定)選取配合的最大過盈量〔氏翩

和最小過盈量ca-.)

d.按(S-.)和份、二〕計算軸向位移極限值氏二‘-E,~和軸向位移公差T-

二一、。一告·〔‘二·〕

E。一二一告·〔“一二〕

Te=E..。二一E.m}}o

6.5采用油壓裝拆圓錐過盈聯(lián)結時，裝配和拆卸的參數(shù)可按表4的公式進行計算。

GB/'r15755一1995

表4

序號

計算內(nèi)容計算公式說明

1

確定中間套尺寸

外錐面中間套:d,;1=1.03d+3

du,=dr;,+C[1

內(nèi)錐面中間套:dc,=0.97d-3

dal=drz-Cl,

帶中間套的圓錐過盈聯(lián)

結須進行此項計算

2

中間套與相關件圓柱面

配合

外錐面中間套:

推薦:d-<100mm時按豁

d>10。一200mm時按旨;

d>200mm時按景。

內(nèi)錐面中間套:

推薦:d-<100mm時按黔

d>100mm8M豁

3

中間套與相關件回柱面

配合極限間隙

按GB1800的規(guī)定計算:

Xm

Xm,.

計算中間套變形所需壓

力時按最大間隙

4

軸向位移的極限值

不帶中間套:

E,m;。一告·(S.;e)

E-=告·。。一〕

帶中間套:

E.一告·(cam.)+x一二}

:一告·、〔、二〕+、一二，

5

裝配時中間套變形所需

壓力

、，一E"X_.C1一{要}“〕

‘憶召、“你1

6

配合的最大結合壓力

不帶中間套:

CS-)

}P-.J-

盯，丫.、，1

aml十lrl

、。皿乙‘了

帶中間套:

〔，、二〕一，Cs}..),+OP

」.氣.、訓:、

aml十氣聲.I

、乙.c;

翔

GB/T15755一1995

續(xù)表A

序號計算內(nèi)容計算公式說明

7

裝拆油壓P.-1.1·Cp,-.)

應使P,<P,，二，否則應重

新選擇材料

8

壓入力

P.。一“’一“·1,(p+剖

油壓裝配時的摩擦系數(shù)，

推薦p=0.02

9壓出力

P-一’·?“二‘「·(，一號{

油壓拆卸時的率擦系數(shù)，

推薦p二0.02當(N一‘/

2)出現(xiàn)負數(shù)時，其壓出力

為負值。應注憊采用安全

措施，防止彈出

6.6圓錐過盈聯(lián)結的驗算可按表5的公式進行計算。

表5

計算內(nèi)容計算公式說明

1I最小結合壓力

〔戶.們山〕=

〔人。〕一2(凡+S)

S.和S‘按表2序號7的

規(guī)定

傳遞扭矩M二。二

21最小傳遞負荷

印‘?！场ざm'·1,·p

2

傳遞力

F二..=CPS)·x·dm·1,·K

聯(lián)結工作時的摩擦系數(shù)，

P值查GB5371中附錄A

推薦:k=0.12

塑性材料

o.m,一紅

包容件最大應力

脆性材料

幾響，_P.

被包容件最大應力ate,.-p.

s了包容件的外徑擴大量和被包容件的內(nèi)徑縮小量，可按表6的公式進行計算.

表6

序號計算內(nèi)容計算公式說明

1

包容件的外徑擴大

量

，2p.d."q.'

‘從抽.一;:--，，丁了--，份

乙二戈1一q.‘J

p,取伽、〕或Cp,m.3

2

被包容件的內(nèi)徑縮

小量

“一2pr"d;E,"(1-q.')

p,取Cp-〕或咖、。〕

331

GB/T15755一1995

附錄A

圓錐過盈配合計算舉例

(參考件)

本附錄給出了圓錐過盈配合的計算舉例

Al已知條件(見表Al)

表A1

材料:

包容件與被包容件

35CrMo

調(diào)質(zhì)硬度269^302HB

中間套:

45

調(diào)質(zhì)硬度241^-286HB

序號名稱符號數(shù)值

單位

1

包容件外徑

d,460

mm

2

被包容件內(nèi)徑d

0mm

3

結合面最大圓銘直徑

d+320

men

4結合面長度八400

nlni

5

結合面錐度

C1:50

6

中間套圓柱面直徑

d300rnm

7

包容件和被包容件屈服極限

口勻=a.,540

MN

8

包容件和被包容件彈性模量

FI,=E;210000

MP.

9中間套彈性模量F_210000MP.

10包容件和被包容件泊松比殘=u0.3

11傳遞扭矩M370

kN·m

12承受軸向力F470

kN

13圓錐結合面輪廓算術平均偏差RM=R.0.0016

1llnl

14

圓柱結合面輪廓算術平均偏差

R,=R

0.0016

們ltn

GB/'r15755一1995

計算步驟和結果(見表A2)

A2

表A2

序號計算內(nèi)容計算公式和計算結果

說明

、

1

傳遞負荷所需的最

小結合壓力

F,·K

P-.---二一

汀‘-.‘m一‘】一J‘

2388472K1.5

二二一

nX316X400X0.12

=75.2MP.

根據(jù)聯(lián)結特性，取K-卜5

F,=,JF,'+}d“

-V470。。。+(2X370000000)316

-2388472N

d二一d,:一C"if2

=320-縹

--316

2包容件直徑比

q一d,.q.-d.一316460一?！?。。

3

被包容件直徑比

，一d.,一o=0316

對實心軸

4i二0

4

包容件傳遞負荷所

需的最小直徑變化

量

。一n一，‘一。·會·C.

一75.2X2101000X3.0877

C.一I1gifv.

_1+0.6870'1-0.6870'十。3

5

被包容件傳遞負荷

所需的最小直徑變

化量

e,mi.=P.·dA·C;

一7512X2101000X0.7

_l+a2

c.i一不4.f一”

=1一0.3

=0.7

6

傳遞負荷所需的最

小有效過盈量

&m}}-巴.巴,,n十e.二n

=0.3494+0.0792

=0.4286mm

7

考慮壓平量的最小

過盈量

8},=8}。十2(S.+SJ

二0.4286+-2C1.6X(0.0016

+0.0016)+1.6火(0.0016

+0.0016))

--0.4491mm

S.=1.6·(R..+R...)

5--1.6。(R.+R.)

i3

GB/'r15755一1995

續(xù)表A2

序號}計算內(nèi)容計算公式和計算結果

說

包容件不產(chǎn)生塑性

變形所容許的最大

結合壓力

pam..=a.

294

1-4.'1一0.6870'

寫0。

3+0.6870'

=158.81蘭540M尸n

“一If弄訪

=0.2941

被包容件不產(chǎn)生塑

性變形所容許的最

大結合壓力

P儷二二f“a,;

=0.5X540

-270MPa

11_}I'2

1一0

=0.5

聯(lián)接件不產(chǎn)生塑性

變形的最大結合壓

力

p-=158.8MPa取PI.和pnm,:中的較小者

包容件不產(chǎn)生塑性

變形所容許的最大

直徑變化量

e皿樸，二:

158.8X316

竺竺竺................

210000

X3.0877

見序號4

C二3.0877

=0.7378mm

被包容件不產(chǎn)生塑

性變形所容許的最

大直徑變化量

。一p:m,"dme,m..=E,·G

一158.8X316X0.7210000

見序號5

G=07

=0.1673mm

聯(lián)結件不產(chǎn)生塑性

變形所容許的最大

有效過盈量

S,.=e..二+自~

;::

8+0.1673

1mm

--一一

A3選擇配合的步駐和結果(見裹A3>

表A3

序號項目結果說明

1

選擇配合的要求

C8m;0>0.4491mm

c6-.)<0.9051mm

2

確定內(nèi)、外圓錐直徑

公差帶

選取:內(nèi)錐H7

外錐h6

3

選定過盈量

H7

A6

CS-)=0.533mm

ca-〕二0,626mm

已考慮了安全系數(shù)，

故使〔8-〕接近Sm,

GB/'r15755一1995

A4采用油壓裝拆參教的計算步駿和結果(見表A4)

表A4

序號項目

計算公式和計算結果說明

燮h7﹃﹃

中間套與相關件圓柱面

的配合間隙

選配合0300

X,o=0.121

X,.,.=0.052

查GB1801

E..二=

(a-〕十X-0.626十0.121

C1

軸向位移的極限值

F-

50

=37.35mm

(S,)+X-,0.533+0.121

，.網(wǎng)...........目，弓二之...目‘，，月

‘，1

1

50

=32.7mm

么戶r=E·X.二

裝配時中間套變形所需

的壓力

2d

.廠1_{蘭}息、

l'ld.))

210000X0.121

竺竺里...目..‘......一目

2X300

=4.18MP.

‘〔卜(3_00316

Ci一云

Cp,m)=

(S-,)

{C.+E.

+△戶f

實際最大結合壓力0.626

+4.18

316X

3.08721000令+

0.7

210000

=114MN

裝拆油壓

P==.卜CPS.,)

.1X114

=125.4擬Pa

P.,一n..二d·1,"(V+z)

壓入力

=125.4XaX316一!0.02+亭}

=1493.88kN

Pa=p.’二“·‘小-C2,/

壓出力

一‘25.4X.X31‘一!0.02-21'2

;a幾

GB/T15755一1995

A5校核計算(見表A5)

表A5

序號項目

計算公式和計算結果說明

(p二，〕

CB-;.)-2(s,+s,)

s

=.1C..C、

J，，II十;獷1

、。.兒.i

今O

實際最小結合壓力

0.533一2又(0.00512卡0.00512)

316X(3.0210孺7、工0.70+210000S;一:

=89.92MPa=O

6火(0.0016十

0016)

00512mm

6米(0.0016十

0016)

00512mm

取p---0.12

M:二=

傳遞扭矩

cp,m..)·R·dm}·1,·p

2

89.92火aX316'X400火0.12

2

傳遞最小負荷

=677kN·m

傳遞力

F-.Cp,-o)·R·dm·1,·p

89.92XRX316X400X0.12

4284.84kN

包容件最大應力

a.--魚

-426.

125.4

0.2941

1MPa<氏。

被包容件最大應力

11-}P.

125.0.5

=250.8MP.<a.

計算包容件外徑擴大f(見表A6)

A6

表A6

序號項目計算公式和計算結果說明

1

包容件外徑擴大量

Id-.一2(P,-.)"d."v.'E."(1-9.')

一2X114X46OX0.6870'210OOOX(1-0.6870')一。.4464mm

、一2CP-)"d."4.'E."(1-4.')

一2X89.92X460X0.6870'210OOOX(1-0.6870')一。.352，mm

336

GB/T15755一1995

附錄B

實現(xiàn)圓錐過盈聯(lián)結的一般要求

(參考件)

結構要求

1為降低圓錐面過盈聯(lián)結兩端的應力集中，在包容件或被包容件端部可采用卸載槽，過渡圓弧等

.

曰1月，.

BB

結構形式。

B1.2聯(lián)結件材料相同時，為避免粘著和裝拆時表面擦傷，包容件和被包容件的結合面應具有不同的

表面硬度。

B1.3為便于裝拆，在包容件結合面的兩端加工成15。的倒角，或在被包容件兩端加工成過渡圓槽。

川.4進油孔和進油環(huán)槽，可以設在包容件上，也可以設在被包容件上，以結構設計允許和裝拆方便為

準。進油環(huán)槽的位置，應放在大約位于包容件的重心處，但不能離兩端太近，以免影響密封性。

B1.5進油環(huán)槽的邊緣必須倒圓，以免影響結合面壓力油的擠出。

B1.6為使油壓分布均勻，并能迅速建立油壓和釋放油壓，應在包容件或被包容件結合面上刻排油槽:

a.在被包容件的結合面上，沿軸向刻有4-8條均勻分布的細刻線(見圖B1).

A-A2T1

0.1-0.3

1A

I，

的。0之1.0

20-25

(20-25)+E.

圖B1

b.也可在包容件