压配合力学 · 拉梅(Lamé)厚壁圆筒方程
过盈配合压力与扭矩计算器
根据直径过盈量,估算实心轴压入同材质轮毂时的结合面压力和由摩擦传递的扭矩。
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装配前轴外径与轮毂孔内径之差(轴略大)。
弹性模量
静态、干装配假设
[Inches]
结合面压力
15,000 psi
可传递扭矩:2,237 in-lbf(186.4 ft-lbf)
✔
基于同材质、实心轴假设——定稿前请对照您所用材料的屈服强度核实。
工程模型(经典拉梅厚壁圆筒理论)
Standard Reference
由过盈配合下厚壁圆筒的拉梅方程导出,参见 Shigley《Mechanical Engineering Design》与 Roark《Formulas for Stress and Strain》等参考资料——本身并非 ISO/SAE 发布公式。IT 级公差宽度(参考表)按 ISO 286-1 标准公差因子公式计算。
Calculation Method
p = Δ·E·(Do²−d²) / (2·d·Do²) · T = f·p·π·d²·L / 2
适用于压入同材质轮毂的实心轴(无内孔)。Δ 为直径过盈量。
假设与局限
- 假定轴与轮毂为同一材料——异种材料(如铝轮毂中的钢轴)需要通用的双材料拉梅公式,此处未实现。
- 假定实心轴(无内孔);相同过盈量下,空心轴会降低可达到的压力。
- 不校核所得压力是否超过任一材料的屈服强度——请务必对照您所用材料的屈服/许用应力核实。
- 不考虑热装装配过程中的热效应,也不考虑轮毂边缘的应力集中。
静态参考数据
参考:ISO 286-1 IT 级公差宽度
由与上方完全相同的公式预先计算的数值——无需重新输入参数即可快速查询。
| 公称尺寸段 | IT6 | IT7 | IT8 |
|---|---|---|---|
| 18–30 mm | 13.1 μm | 20.9 μm | 32.7 μm |
| 30–50 mm | 15.6 μm | 25.0 μm | 39.0 μm |
| 50–80 mm | 18.6 μm | 29.7 μm | 46.4 μm |
由 ISO 286-1 标准公差因子公式 i = 0.45·D^(1/3) + 0.001·D 计算(D = 尺寸段的几何平均值,单位 mm)。这只给出公差带宽——决定公差带位置的基本偏差字母(H、g、k、p、s…)不在本参考表范围内。
计算示例
将衬套压装到 0.75″ 轴上
一只钢衬套(外径 1.5″)以 0.001″ 直径过盈量、1″ 配合长度压装到 0.75″ 钢轴上。
- p = Δ·E·(Do²−d²) / (2·d·Do²) = 0.001 × 30×10⁶ × (2.25−0.5625) / (2 × 0.75 × 2.25) ≈ 15,000 psi 的结合面压力。
- 可传递扭矩(f=0.15):T = f·p·π·d²·L/2 ≈ 1,988 in-lbf(165.7 ft-lbf)。
- 定稿前请核实 15,000 psi 明显低于两个零件的屈服强度——本工具不会自动校核这一项。
- 装配方式很关键:液压压装(f≈0.10–0.15)与干态压入配合(f≈0.15–0.20)在相同过盈量下可达到的扭矩能力不同。
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