过盈连接利用零件间的配合过盈实现连接,这种连接结构简单,定心精度好,可承受转矩、轴向力或两者复合的载荷,而且承载能力高,在冲击、振动载荷下也能较可靠地工作。
几乎每个接触仿真教学都会介绍过盈连接,但基本都不评价仿真的精度和仿真注意事项,基本都不和经典解去对比。简言之,都教学的不到位!
齿轮和轴的过盈连接如下图所示。
根据接触压力计算传递力矩。
根据接触压力计算接触应力。
根据接触压力计算过盈量。
df=32mm;lf=50mm;
da=55mm,miu=0.1;
当接触压力40MPa,过盈量公式解为0.0193mm。在仿真中设置过盈量为0.02mm,采用默认接触算法,查看接触面的接触压力,和公式解高度一致。
采用高精度法向拉格朗日算法,查看接触面的接触压力。
当等效应力为200MPa,过盈量公式解为0.036mm。在仿真中设置过盈量为0.036mm,采用默认接触算法,查看接触位置的等效应力,和公式解高度一致。
当过盈量为0.02mm,传递力矩公式解为3.2E5N.mm。在仿真中设置过盈量为0.02mm,施加6E5N.mm扭矩,计算到报错为止。采用默认接触算法,查看临界扭矩,和公式解高度一致。
0.57*6E5 = 3.4E5N.mm
过盈连接会导致应力集中现象,这对轴的抗疲劳是不利的,在轴的疲劳校核中需要考虑这种现象。另外插一句,有效应力集中和应力集中不是一回事。
在仿真中也能看到应力集中现象。
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工程仿真不是万能的,但是强大的。