压装时压入力的计算公式

摘要介绍了与传统设计不同的轮轴冷压装计算方法，设计员可节省查阅资料时间，应用新型的计算公式，能快速获得准确工艺参数，并量化轮轴设计尺寸。

本文的车辆轮轴注油冷压装工艺属国内首例。

此方法对机械制造工业价值巨大。

关键词轮轴冷压装轮轴注油冷压装计算公式工艺工装修复技术一、前言本文论述的内容，适用于铁路机车车辆、工程机械和机床制造。

该技术的特点是：在轮轴冷压装设计中，既节省了查阅设计手册和行业标准所用的大量时间，又能快速获得准确工艺参数和设计量化值。

工艺简单、加工方便、能有效避免轮轴配合面被擦伤，与传统的轮轴冷压装工艺设计相比，这是专业技术领域中的新思路。

二、工艺参数计算在设计轮轴冷压装产品时，如何根据配合直径来求得合理的过盈量及冷压装吨位，这是专业工艺人员极为关注的技术难题。

作者通过长期试验论证，运用数学原理推导出了下列理论计算公式，技术难题迎刃而解，现简介如下。

δ1=7×10-4D+0.06 （1）δ2=7.6×10-4D+0.09 （2）δ3=0.5（δ1+δ2）（3）δ4=δ3-0.02 （4）δ5=δ3+0.01 （5）δ=δ4～δ5（6）P1=(3.11D+66)+6 （7） P2=4.88D+101 （8）P=P1～P2（9）δ1—粗算轮轴配合过盈量下限值mm；δ2—粗算轮轴配合过盈量上限值mm；δ3—粗算轮轴配合过盈量平均值mm；δ4—精算轮轴配合过盈量下限值mm；δ5—精算轮轴配合过盈量上限值mm；δ—轮轴配合过盈量精确值mm；D—轮轴配合直径mm；P1—轮轴冷压装吨位下限值kN；P2—轮轴冷压装吨位上限值kN；P—轮轴冷压装吨位精确值kN。

三、计算应用实例计算图1所示的车辆轮轴采用冷压装工艺时，所需配合过盈量及压装吨位。

解：（1）计算过盈量δ1=7×10-4D+0.06=7×10-4×182+0.06=0.19(mm)δ2=7.6×10-4D+0.09 =7.6×10-4×182+0.09=0.23(mm)δ3=0.5（δ1+δ2）=0.5(0.19+0.23)=0.21(mm)δ4=δ3-0.02=0.21-0.02=0.19(mm)δ5=δ3+0.01=0.21+0.01=0.22(mm)δ=δ4～δ5 =0.19~0.22(mm)（2）计算冷压装吨位P1=(3.11D+66+6=(3.11×182+66)+6=683(kN)P2=4.88D+101=4.88×182+101=989(kN)P=P1～P2=683～989(kN)以上计算出来的δ值和P值，即为所求车辆轮轴冷压装时，所需的配合过盈量和冷压装吨位。

8 计算与校核[21]8.1过盈配合装配压入力的计算在立式轴承压装机邀标文件的技术要求中明确指出锥轴承外圈与轴承孔配合为过渡配合，故采用过盈配合装配压入力的计算方法。

方法如下：过盈配合装配压入力的计算方法μπf f f L d p P max =其中：P —压入力，Nm ax f p —结合表面承受的最大单位压力，2/mm N f d —结合直径，mm f L —结合长度，mm μ—摩擦系数结合表面最大单位压力计算公式：)(maxmax iia a f f E C E C d p +=δ其中：m ax δ —最大过盈量，mma C 、i C —系数；a E 、i E —包容件和被包容件的材料弹性模量，2/mm N系数a C 、i C 计算方法如下：ν+-+=2222f a f a a d d d d Cν--+=2222if if i dd d d Ca d 、i d 分别为包容件外径和被包容件内径(实心轴i d =0)，mmν—泊松系数压装机所需的压力一般为压入力的3~3.5倍表8.1常用材料的摩擦系数表摩擦系数μ材料无润滑有润滑钢-钢0.07~0.16 0.05~0.13钢-铸钢0.11 0.07钢-结构钢0.10 0.08钢-优质结构钢0.11 0.07钢-青铜0.15~0.20 0.03~0.06钢-铸铁0.12~0.15 0.05~0.10铸铁-铸铁0.15~0.25 0.05~0.10表8.2常用材料弹性模量、泊松系数材料弹性模量E 泊松系数ν碳钢196~216 0.24~0.28 低合金钢、合金结构钢186~206 0.25~0.30灰铸铁78.5~157 0.23~0.27 铜及其合金72.6~128 0.31~0.42铝合金70 0.33轴承为标准件，采用轴承钢GCr15；压头的材料选用高级优质碳素工具钢T10A，其密度是7.85g/cm3，特点是容易锻造、加工性能良好、价格便宜，能够承受冲击、硬度高，应用于不受剧烈冲击的高硬度耐磨工具，如车刀、刨刀、冲头、丝锥、钻头、手锯条。

1概述汽车前轮毂轴承的主要作用是承重和为轮毂的传动提供精确导向，前轮毂轴承与转向节采用过盈连接方式，通过过盈配合产生的摩擦力来平衡工作时承受的径向载荷和轴向载荷，其压装质量对整车的NVH 、行驶安全性、舒适性等都有重要的影响。

2前轮毂轴承压装力计算售后市场反馈某车型底盘在行驶过程中出现异响，经NVH 测试确定异响源为前转向节及轮毂总成，初步判断原因为前轮毂轴承与转向节发生窜动，轴承撞击卡簧产生异响，经核算转向节与前轮毂轴承配合过盈量为0.051~0.094mm ，为解决异响问题，将转向节与前轮毂轴承配合过盈量调整为0.081~0.120mm ，由于过盈量增加需对压装力进行计算，以确保现场压力机工作可靠。

前轮毂轴承与转向节装配形式如图1所示。

图1前轮毂轴承与转向节装配示意图轮毂轴承与转向节为圆柱面过盈连接，由厚壁圆筒理论可得压装力计算示意图，如图2。

图2厚壁圆筒过盈配合压装力依据弹性力学理论，前轮毂轴承与转向节结合面承受的最大压装力Pmax 计算公式：P=Pmaxπdlμ（1）P=Pmax=δmax d(C 1E 1+C 2E 2)（2）C 1=[(d 12+d 2)/(d 12-d 2)]+v （3）C 2=[(d 22+d 2)/(d 2-d 12)]+v （4）式中：δmax ———最大过盈量；E 1———包容件弹性模量；E 2———被包容件弹性模量；d ———结合直径；d 1———包容件最小外径；d 2———被包容件最小外径；v ———泊松比；l ———结合长度；μ———结合面摩擦系数。

已知δmax 为0.12mm 、E 1为2.0E11Pa 、E 2为1.6E11Pa 、d 为75mm 、d 1为86mm 、将以上数值带入公式计算可得，最大压装力P=39.88kN ，经查阅生产现场C 型增加缸压床说明书，该压床满足装配过盈量增大后的使用要求。

3压装时前轮毂轴承、转向节受力分析由于前轮毂轴承与转向节配合过盈量增大，为避免压装过程中转向节或轴承出现失效，需对压装时轴承及转向节进行受力分析，本文通过有限元计算，定义单元类型为Solid185，应用接触分析，创建目标单元TARGE170、接触单元CONTA174，得出了在最大过盈量为0.12mm 时，前轮毂轴承与转向节的受力情况，有限元计算结果如图3所示。

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Ff，应大于或等于外载荷F。

图: 变轴向力的过盈联接图: 受转矩的过盈联接设配合的公称直径为人配合面间的摩擦系数为人配合长度为l，则F f=πdlpf因需保证Ff≥F，故[7-8]2）传递转矩T当联接传递转矩T时，则应保证在此转矩作用下不产生周向滑移。

亦即当径向压力为P时，在转矩T的作用下，配合面间所能产生的摩擦阻力矩Mf应大于或等于转矩T。

设配合面上的摩擦系数为f①，配合尺寸同前，则M f=πdlpf·d/2因需保证Mf≥T．故得[7-9]① 实际上，周向摩擦系数系与轴向摩擦系数有差异，现为简化．取两者近似相等．均以f表示。

配合面间摩擦系数的大小与配合面的状态、材料及润滑情况等因素有关，应由实验测定。

表7－5给出了几种情况下摩擦系数值，以供计算时参考。

表: 摩擦系数f值压入法胀缩法联接零件材料无润滑时f有润滑时f联接零件材料结合方式，润滑 f钢—铸钢0.11 0.08钢—钢油压扩孔，压力油为矿物油0.125钢—结构钢0.10 0.07 油压扩孔，压力油为甘油，结合面排油干净0.18钢—优质结构钢0.11 0.08在电炉中加热包容件至300℃0.14钢—青铜0.15~0.20 0.03~0.06 在电炉中加热包容件至300℃以后，结合面脱脂0.2钢—铸铁 0.12~0.15 0.05~0.10 钢—铸铁 油压扩孔，压力油为矿物油0.1铸铁—铸钢 0.15~0..25 0.15~0.10 钢—铝镁合金 无润滑 0.10~0.153） 承受轴向力F 和转矩T 的联合作用 此时所需的径向压力为[7-10]2. 过盈联接的最小有效过盈量δmin根据材料力学有关厚壁圆筒的计算理论，在径向压力为 P 时的过盈量为Δ=pd(C 1/E 1+C 2/E 2) ×103，则由上式可知，过盈联接传递载荷所需的最小过盈量应为[7-11]式中：p ——配合W 问的任向活力，由式（7~8）~(7~10）计算；MPa ； d ——配合的公称直径，mm ；E 1、E 2——分别为被包容件与包容件材料的弹性模量，MPa ； C 1——被包容件的刚性系数C 2——包容件的刚性系数d1、d2——分别为被包容件的内径和包容件的外径，mm；μ1、μ2——分别为被包容件与包容件材料的泊松比。

压装时的主要要求为：
1）压装时不得损伤零件
2）压入时应平稳，被压入件应准确到位。

3）压装的轴或套引入端应有适当导锥，但怠锥长度不得大于配合长度的15%，导向斜角一10°。

4）将实心轴压入盲孔，应在适当部位有排气孔或槽。

5）压装零件的配合表面除有特殊要求外，在压装时应涂以清洁的润滑剂。

6）用压力机压入时，压入前应根据零件的材料和配合尺寸，计算所需的压入力。

压力机的为所需压入力的3~3.5倍，压入力的计算方法如下：
58-22
钢—铸铁0.12~0.15 0.05~0.10
铸铁—铸铁0.15~0.25 0.05~0.10
表58-23，常用材料的弹性模量，线胀系数。

过盈配合压入力计算excel表格
过盈配合是机械零件配合中的一种，通常用于轴与孔的配合。

在进行过盈配合时，通常需要计算压入力，以确保零件能够正确安装。

在Excel表格中计算过盈配合的压入力可以通过以下步骤进行：
1. 首先，在Excel表格中创建一个工作表，将需要用到的参数
列出来。

包括轴的直径、孔的直径、配合的过盈量等。

2. 接下来，可以使用公式来计算过盈配合的压入力。

其中，过
盈量可以根据标准数值或者设计要求来确定。

压入力通常可以通过
以下公式来计算：
压入力= π μ δ L.
其中，π代表圆周率（3.14），μ代表摩擦系数，δ代表
过盈量，L代表轴的长度。

3. 在Excel表格中输入这些公式，将对应的参数和公式进行关联，以便自动计算压入力。

4. 最后，根据实际情况填入轴的直径、孔的直径、过盈量等参数，Excel表格会自动计算出相应的压入力。

需要注意的是，在进行过盈配合压入力计算时，要确保所使用
的公式和参数是符合实际情况和标准规定的。

另外，还需要考虑到
材料的弹性模量等因素对压入力的影响，以确保计算结果的准确性。

通过以上步骤，你可以在Excel表格中进行过盈配合压入力的
计算，以便更好地进行零件的安装设计和选择。

过盈量与装配⼒计算公式过盈联接1.确定压⼒p;1)传递轴向⼒F2)传递转矩T3)承受轴向⼒F与转矩T得联合作⽤2.确定最⼩有效过盈量,选定配合种类;3.计算过盈联接得强度;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、配合⾯间所需得径向压⼒p过盈联接得配合⾯间应具有得径向压⼒就是随着所传递得载荷不同⽽异得。

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 得作⽤下,配合⾯上所能产⽣得轴向摩擦阻⼒Ff,应⼤于或等于外载荷F。

图: 变轴向⼒得过盈联接图: 受转矩得过盈联接设配合得公称直径为⼈配合⾯间得摩擦系数为⼈配合长度为l,则F f=πdlpf≥F,故因需保证Ff[7-8]2)传递转矩T当联接传递转矩T时,则应保证在此转矩作⽤下不产⽣周向滑移。

亦即当径向压⼒为P时,在转矩T得作⽤下,配合⾯间所能产⽣得摩擦阻应⼤于或等于转矩T。

⼒矩Mf设配合⾯上得摩擦系数为f① ,配合尺⼨同前,则M f=πdlpf·d/2因需保证M≥T.故得f[7-9]①实际上,周向摩擦系数系与轴向摩擦系数有差异,现为简化.取两者近似相等.均以f表⽰。

配合⾯间摩擦系数得⼤⼩与配合⾯得状态、材料及润滑情况等因素有关,应由实验测定。

表7－5给出了⼏种情况下摩擦系数值,以供计算时参考。

表: 摩擦系数f值3) 承受轴向⼒F与转矩T得联合作⽤此时所需得径向压⼒为[7-10]2、过盈联接得最⼩有效过盈量δmin根据材料⼒学有关厚壁圆筒得计算理论,在径向压⼒为 P时得过盈量为Δ=pd(C1/E1+C2/E2) ×103,则由上式可知,过盈联接传递载荷所需得最⼩过盈量应为[7-11]式中:p——配合W问得任向活⼒,由式(7~8)~(7~10)计算;MPa;d——配合得公称直径,mm;E1、E2——分别为被包容件与包容件材料得弹性模量,MPa;C1——被包容件得刚性系数C2——包容件得刚性系数d1、d2——分别为被包容件得内径与包容件得外径,mm;µ1、µ2——分别为被包容件与包容件材料得泊松⽐。