DIN71902001过盈配合计算原理和设计规则

⾼速电机转⼦冲⽚的强度设计（⼆）——考虑转⼦轴与冲⽚过盈配合内应⼒的计算⽅法（上）⼀、前⾔在上节中，已借助ANSYS官⽅案例的原⼏何模型，建⽴了适合强度分析的薄⽚状简化的⼏何模型及有限元模型，并得出旋转离⼼⼒作⽤下冲⽚内应⼒的基本规律。

由于离⼼⼒是径向向外的，受⼒状态较为简单，且由于离⼼⼒随线速度的平⽅关系规律，将主要对冲⽚隔磁桥附近的局部应⼒，影响较为明显。

⼀般为径向隔磁桥受拉伸，外圈的周向隔磁桥受弯曲。

其强度设计的难度相对较低。

某些电机产品中，还需考虑冲⽚与轴过盈配合引起的内应⼒。

其主要为从冲⽚内孔，向圆周的环向，存在拉伸应⼒，且影响范围较⼤，强度设计的难度更⾼。

当其与离⼼⼒组合作⽤后，冲⽚内应⼒的分布规律，会变得更为复杂，以⾄于更不易控制。

过盈配合，即依靠轴与孔的过盈量，在装配后使零件表⾯间产⽣弹性压缩摩擦⼒，以实现紧固联接的⼀种连接设计形式。

⼀般⽤于电机转⼦与冲⽚间的摩擦连接，以抵抗扭矩等外载。

过盈配合的处理⽅式⼀般有以下⼏种：1、对于⼿⼯计算⽽⾔，可借助《机械设计⼿册》或相关设计规范的算法，进⾏简化计算；2、对于强度仿真⽽⾔，可采⽤带有初始缺陷及⼏何⼲涉的⼏何模型+摩擦接触+在接触中闭合间隙的⽅法；或完美⼏何+摩擦接触+接触偏置的⽅法等，实现过盈效果。

前者⼀般适⽤于密封条的压紧装配过程等，拥有较⼤初始过盈量的⾮线性⼤变形情况，或对过盈压装过程的模拟等。

在电机转⼦冲⽚强度性能开发中，过盈量相对总体尺⼨⽽⾔极⼩，且为探索内应⼒的极限范围，⼀般需反复多次调整过盈量进⾏计算，以及⼀般应保证过盈贴合⾯附近，处于⼩变形、线弹性、不超过材料屈服强度等要求的范围内。

如采⽤后者的解决⽅案，只需建⽴⼀次⼏何模型，有利于提⾼综合计算效率；3、对于制造⽽⾔，过盈效果的实现，有压装、热装、冷装、锥孔螺栓拉紧等四种常⽤⽅法。

在新能源汽车电机上，常采⽤热装或压装的⽅式。

⽽配过程与临界压装⼒的仿真计算⽅法，将在本⽂后续章节中进⾏专题介绍；4、对于实验⽽⾔，⼀般采⽤准静态扭转或准静态的轴向推⼒逐渐加载的⽅式，验证临界失效⼒。

还在为过盈配合的压入力大小而烦恼吗？两种办法解决你的烦恼大家好，昨天写了一个微头条，是关于过盈配合的压入力计算方法的。

由于微头条的篇幅限制，所以写的不是很详细。

那么有朋友让我写个一个详细的过程，这里呢我就给大家做个过盈配合的案例，写一下具体的过程。

视频我就不录了，因为这是我专栏里的内容，而专栏是视频的。

下面是微头条的内容。

两种办法，一种是SolidWorks有限元分析的方法，一种是Excel表格的方法。

微头条内容关于过盈配合，我们经常用的是知道过盈求压入，压出的力。

或者是知道压入、压出力的大小，反过来求过盈量。

今天要研究的是前者，知道过盈量求压入，压出力。

一般情况下，压出力力是压入力的1.3~1.5倍，所以我们就只要求出压入力就可以了。

另外就是压力机的选择，一般为压入力的2.5倍到3.5倍。

下面开始求解过程。

我使用的是SolidWorks2019 中的simulation有限元分析软件。

还有一张电子表格，里面带公式，添加写数字就可以得出结果很方便。

这个表格提供下载。

私信我，回复“simulation”就可以。

一、用SolidWorks建模并分析轴套的外径是100mm，内径70mm。

中间轴的直径为70.1mm。

也就是说过盈量是0.1mm。

爆炸图打开simulation插件，建立一个静应力分析算例，注意把“2D简化”勾选上设置2D简化，内容如下图设置材质和接触面。

材质这里就不截图了，用的是合金钢。

接触面使用相触面组中的冷缩配合。

这里注意一下，由于使用的是2D简化，所以这里选择轴套和轴的两个面就可以，不用选择边线。

设置算例属性，注意解算器选择Direct sparse和选择惯性卸除设置好后开始运算，得到应力值这里我们要注意一下。

这个应力值是个综合值，也就是说X,Y,Z方向的应力都在一起了。

我们要计算压入力的时候，用的是轴法线方向的应力，因此我们要从新添加一个X方向的应力值，并且设置中心轴。

最终得到接触面的X方向的法相应力为7.96乘10的7次方（下面图蓝色的区域）。

被 包容件
pmax
d 2 d12 B1 2d 2 2 ~ 3
B1 、B2—分别为被包容件和包容件材料的强度极限。
4、过盈连接的最大压入力、压出力
当选用压入法进行装配时，计算最大压入力和压出力：
最大压入力： Fi =fπdlpmax 最大压出力： Fo (1.3~1.5) Fi = (1.3~1.5) fπdlpmax
第7章 铆接、焊接、胶接和过盈连接
§7－4 过盈连接
Fr
向心轴承
§7－4 过盈连接
一、过盈连接的特点及应用 作用： 利用被连接件间的过盈配合直接连接在一起， 又叫紧配合连接。 优点：构造简单、定心性好、承载能力高，能承受 冲击载荷，对轴削弱少。 缺点：装配困难，对配合尺寸的精度要求高。 应用：主要用于轮圈与轮芯、轴与毂孔、滚动轴承的 装配连接。
max 0 t0 被包容件冷却温度: t1 3 1d 10
其中： △0---为了避免配合表面互相擦伤所需要最小间隙；
α1 、α2 －分别为被包容件及包容件材料的膨胀系数； t0 –-环境温度。
第7章 过盈连接 机械设计作业集① 7-4、7-5 （7-17）
潘存云教授研制
d1
C1 C2 3 最小过盈量： min pd 10 E E 2 1 其中：E1、E2—被包容件和包容件材料的弹性模量；
d 2 d12 1 C1—被包容件的刚性系数: C1 2 2 d d1
C2—包容件的刚性系数:
2 d2 d2 C2 2 2 2 d2 d
圆锥面过盈连接在机床主轴的轴端上应用比较
普遍。装配时，借助转动端螺母并通过压板施力 使轮毂作微量轴向移动以实现过盈连接。 优点：定心性好，装拆方便，压紧程度容易调整，

配合面间的摩擦系数；表
承受转矩的过盈联接
●同时承受轴向载荷F和转矩T 时
径向压力p为：
２、过盈联接的最小过盈量δmin
根据材料力学有关知识，在径向压力为p时的最小过盈量为：
式中：Δmin─最小过盈量，单位为μm；
E1、E2─被包容件和包容件材料的弹性模量，单位为M Pa；
C1─被包容件的刚性系数，；
C2─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，单位为mm；
μ1、μ2─分别为被包容件和包容件材料的泊松比。

当采用胀缩法装配时，最小有效过盈量δmin＝Δmin。

当采用压入法装配时，考虑配合表面的微观峰尖将被擦去或压平一部分，这时最小有效过盈量应为：
δmin＝Δmin＋0.8(Rz1+Rz2)。