说一个关于锥孔过盈配合的话题

frazil

现在有不少紧凑型的减速箱，为了传递大扭矩，在孔轴配合时，会选择锥孔过盈配合。过盈配合看可以理解，毕竟简单的平键承受不了那么大的力，但是圆柱孔也可以啊。而且圆柱孔还好加工。为什么要采用锥孔呢？
个人思考之后觉得有以下几点原因，也请各位大侠参与讨论，能获得更多提示。
1、锥孔配合压入距离短，同样过盈量，同样的配合长度，相对于圆柱孔，锥孔过盈配合部分的行程很小。极容易安装，又容易拆卸。对表面损伤还小。
2、自动找正。锥孔配合在压入过程中，不容易向圆柱空一样。发生偏斜，导致无法安装。对装配要求较低。
3、可反复应用。过盈配合损坏，只需要使用相同的压入力，还可以形成达标的过盈配合。
请各位大侠讨论，是否还有其他因素？

另外，对于锥度的选择，对不不同工况，应当有最优锥度。目前正在找算法，各位大侠如有兴趣，还望不吝赐教。

苍狼大地

以前记的一个笔记的一点东西，贴出来。现在玩小玩意儿，没有这块的实际经验，哈哈。。。

锥形轴设计 - 《Tribological consideration of conical fit assembly of shaft》
1. 锥形轴优点：
          — 轴和Hub之间有良好的定位，且允许零件间的切向调整
          — Shaft-hub之间不存在显著形状突变，应力集中小，疲劳强度高
          — 锥形配合件之间扭矩承载的保持能力较高
          — 扭矩超了后零件之间可相互滑动，起保护作用，防止结构损坏
          — 安全性和可靠性较高

2. 缺点：
          — 配合零件的精度要求高 → 成本高，尤其是技术成本。做锥形轴的设计对工程师的要求高。
          — 为形成和调整轴向夹紧力，需增加附加零件，主要用于夹紧力
          — 锥形配合面的磨损将引起扭矩承载能力的持续降低。

zerowing

锥配其实是很常见的一种配合。最典型的例子就是加工设备上的各种刀座。而且这种锥配还有特定的系列，莫氏锥度。
锥配，本质上说是一个过定位配合。有些种类的螺纹，也是锥配的延伸。一般设计人员在选用锥配时，往往还会在图纸上注明，针对锥配，需要检查单位配合面积上的接触区比例，以保证制造的检验。

frazil

谢谢两位大侠的回答，目前我见到的结构是锥孔加平键。看了@苍狼大地大侠的“轴和Hub之间有良好的定位，且允许零件间的切向调整”。觉得锥孔安装时，也可以避免安装偏斜。在未达到过盈的时候，平键起到导向键的作用。不容易使平键开始就带上装配应力

zerowing

frazil 发表于 2016-9-1 22:36
谢谢两位大侠的回答，目前我见到的结构是锥孔加平键。看了@苍狼大地大侠的“轴和Hub之间有良好的定位，且允 ...

为什么在锥配之外一定要带一个平键？从结构上来说，键槽会弱化结构强度，而锥配本身是为了提高承载能力，因此，这个键的使用值得考虑。

zerowing

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苍狼大地

zerowing 发表于 2016-9-1 23:33
为什么在锥配之外一定要带一个平键？从结构上来说，键槽会弱化结构强度，而锥配本身是为了提高承载能力， ...

从轴的角度来说，因为键槽的加入，轴强度时减弱了。但是从传递的扭矩来看，加入平键连接以后，结构传递的扭矩为摩擦面传递的扭矩加键联接传递的扭矩，所以承载能力是提高了，同时可靠性也更好，防止打滑。最终结构整体扭矩传递能力取决于轴和联接结构的最小值。

在设计时，连接材料、联接面的表面粗糙度、锥面锥度和锥面接触面积很重要。

分享一个小故事：以前有个电机的转子跟轴配合的结构，小电机，刚开始采用圆形转子+直轴，冷压，在装配的时候很容易就刮出很多屑，导致锥面的摩擦系数不受控，扭矩波动大。后来改成锥面过盈结构，然后转子做成多边型冲片，交互重叠，通过转子冲片的塑性变形提供夹紧力，而不单纯靠过盈量，效果很好。

zerowing

苍狼大地 发表于 2016-9-1 23:59
从轴的角度来说，因为键槽的加入，轴强度时减弱了。但是从传递的扭矩来看，加入平键连接以后，结构传递的 ...

大侠，不是这样的。摩擦扭矩的传导是优先于面接触的传导的。特别是对于轴向方向延伸的键传递。键连接，考虑装配性，最终是一个间隙配合。而以过盈为基础的锥配和，摩擦力因相对运动趋势而生，即扭矩的发生与衰减无滞后性。而键，除非是过盈键，或者斜键，否则，存在扭矩发生与衰减的滞后。因此，当二者同时使用时，无法谈承载能力是否可以提高。

键链接的好处是定位性高。既包括位置的确定性，也包括转动的相对位置一定性。这点是单一锥配难以达到的。同时，因为定位性高，抗冲击能力更直接。而过盈锥配则必须考虑应对冲击情况下的可能的相对运动问题。另外，因为是过盈配合，温度变化是可能导致摩擦力变化的重要因素，因此使用中应予以考虑。

dfy99

各位大侠是从柱面出发理解这个问题，我是从轴端平面出发的。为了传递4~5kNm扭矩，联轴器又要足够小，设计了这个玩意。
最初是法兰端面之间的磨擦。后来改的锥度，进而保证正压力一样的时候摩擦力更大。没有直接用销子就是前面大侠们说的，可以自由调整切向位置。锥度大小手册里锥形联轴器一章有推荐值。
上图

frazil

zerowing 发表于 2016-9-1 23:33
为什么在锥配之外一定要带一个平键？从结构上来说，键槽会弱化结构强度，而锥配本身是为了提高承载能力， ...

这个设计目前我正在努力搞懂，平键的话要是测才知道是不是过盈。目前在轴键槽内不好拆下来，不知道和齿轮孔键槽配合如何。感谢大侠的资料