过盈装配的传动轴衬套尺寸设计

杨勇新，李红林，李海强，霍鹤年



过盈装配的传动轴衬套尺寸设计

杨勇新，李红林，李海强，霍鹤年

（陕西汉德车桥有限公司，陕西 西安 710201）

与滚针轴承配合的传动轴，长期使用后会发生磨损，更换轴的成本较高。若将磨损部分变更为衬套，则可大大降低服务成本。通过理论分析，计算衬套相关尺寸；接着通过装配验证，对理论设计进行校验。最终确定此类衬套的设计方法。

衬套；过盈；成本

引言

在转向驱动车桥中，由于使用工况恶劣，出现传动轴与滚针配合处轴颈异常磨损，见图1。这时只能更换整根轴。为降低维修成本，考虑将异常磨损部分变更为可拆卸的衬套，见图2。这样发生异常磨损后，更换衬套即可。

图1 传动轴安装位置及磨损情况

衬套内孔与轴外圆采用过盈配合，衬套采用加热膨胀的装配工艺安装于轴上，安装后衬套外径会变大。衬套外径的增大量Δ与过盈量δ存在一定的关系。衬套外径的增大改变了原来的尺寸，也改变了衬套外圆与孔的配合关系。研究衬套装配后外径增大量Δ与过盈量δ之间的关系有很重要的意义，因为作为使用单位可省去衬套压装后的机加。

图2 传动轴安装衬套

1 理论计算

装配前后，衬套都是常温，虽然其尺寸变化但体积不变。因为装配的过盈量是经过校核的，其装配应力小于材料的许用应力【σ】，使装配后的材料只发生弹性变形，不会发生塑形变形。这时材料的应变满足拉伸的胡克定律。

衬套装配前后的尺寸变化见图3。D1、d1为衬套装配前尺寸，D2、d2为装配后的尺寸，衬套外径的增大量为Δd= d2- d1。这里不考虑泊松比，因此按照衬套轴向尺寸不发生变化考虑。按照装配前后的截面积不变，则D1和d1之间的面积等于D2和d2之间的面积，因此可建立如下方程：

由式（1）可推出装配后的衬套外径尺寸为：

由此可以确定热装时，衬套外径的增大量为：

衬套外径的增大量的计算一定要非常准确，否则会造成衬套过盈装配后间隙配合面尺寸超差。要计算准确，装配前衬套的内外径及轴颈尺寸必须进行测量。

表1 衬套理论计算尺寸

2 验证效果

经上述理论计算可得知，衬套压装后，其外径尺寸d2可满足设计要求。因此按照图纸要求，安排装配验证。衬套装配前后，相关具体尺寸见表2（这里随机选取4组数据进行说明）。

从表2数据可看出，装配后测量衬套外径d，虽然与预期尺寸d2有出入，但都符合产品图纸的要求，满足使用要求。

表2 衬套安装检测尺寸

3 结论

过盈装配的衬套，装配产生的应力小于衬套材料的许用应力【σ】，材料只发生弹性变形，不会发生不规则的塑形变形，不考虑泊松比，装配前后衬套横截面积不变。根据此规律，按照衬套装配后要求，可计算出衬套压装前的外径尺寸。

通过大量的装配验证，压装后的衬套尺寸符合设计要求，可满足使用。此方法推广应用后，可大大降低同类产品的售后服务成本。

[1] GB/T5371-2004《极限与配合过盈配合的计算与选用》机械工程手册第四篇.机械工业出版社,1978.12版.

The size design of bushing which is interference fit on transmission shaft

Yang Yongxin, Li Honglin, Li Haiqiang, Huo Henian

( Shaanxi Hande Axle Co., Ltd., Shaanxi Xi’an 710201 )

The transmission shaft matched with the needle bearing will wear after long term using, and the cost of replacing the transmission shaft is very high. If the worn part is changed into a bushing, the cost of service can be reduced greatly. The related dimensions of the bushing are calculated through theoretical analysis. The design method of this kind of bushing is determined finally.

Bushing; interference; cost

B

1671-7988(2018)20-218-02

U463.216+.2

B

1671-7988(2018)20-218-02

U463.216+.2

杨勇新，就职于陕西汉德车桥有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.079