导读：在机械行业，螺栓、轴承、齿轮这三大最主要机械元素应用最广泛
德国工程师协会螺栓设计计算学科—VDI2230》以及其线下课《没有PPT，100%纯干货，德国螺栓VDI2230导则学习的最佳方式》对螺栓进行了系统全面的讲解，辅之以工程实例，初步收到很好的效果。但是，关于轴承和齿轮（链轮）这两个需要通过过盈配合与轴压配的零部件，DIN7190完美地解决了压配问题，而且已经取得了非常突出的成果，被欧美国家的相关用户广泛采纳。本文就是介绍DIN7190的内容框架和在工程总的应用范围，结合工程实际中遇到的问题。本着抛砖引玉的目的，以期与广大工程师同仁深入探讨、钻研。
一、过盈配合联接方式轮和毂都是机械传动中的常见且重要的零部件，其联接方式虽然多种多样，如：平键联接、滑键连接、花键联接、销联接、法兰盘螺栓联接等，但是在高速、重载或是对安全系数要求比较高的场合，只有过盈配合联接是唯一的选择。因为过盈配合联接有其独有的特点：结构简单、不会在轴和孔联接处形成应力集中，不会削弱轴和毂的强度，所传递的极限转矩和轴向力都可以通过计算精确控制，设计计算安全系数精确，传动链具有自保护功能，加工制造方便成本低等。因此在高铁、地铁等轨道交通驱动齿轮箱以及风电齿轮箱上得到广泛应用。如图1齿轮箱轴承与轴的联接，图2某高速试验台驱动轴带轮联接，图3风力发电机胀套联接。
图1齿轮箱轴承与轴的联接
图2某高速试验台驱动轴带轮联接
图3风力发电机胀套联接过盈配合
根据配合面的形状又分为柱面配合和锥面配合。柱面配合加工制造最简单，但是安装没有锥面便捷，它一般分为热装和冷压：热装就是利用金属零件热胀冷缩效应，把毂的内孔加热使其膨胀大于轴的外径，然后安装到位，毂在冷却后牢牢地抱在轴上。或是用液氮或干冰冷却轴，然后将其穿到毂的配合孔内，待轴恢复到常温后就与毂紧紧配合上。此种方式适用于齿轮箱箱体开口较大并且轴上有与毂轴向贴合的定位结构的情况。这种配合轴毂配合所传递的扭矩或轴向力的能力在设计之后就是固定不变的，如图4齿轮与轴的联接。
图4齿轮与轴的联接
锥面配合加工制造相对稍复杂，但是安装非常方便。一般只有冷压而不进行热装。是利用锥面锥角形成的分力，通过控制轴相对于毂在轴向方向的相对位移来获得轴和毂沿着径向方向的贴合力。此种方式适用于箱体开口非常小的情况，不需要轴上有与毂贴合的定位结构。锥面配合的突出优点是所传递的扭矩或轴向力的能力是可以通过调整轴和毂之间轴向相对位移随时进行调节的，如图5所示。因此，在工程实践中，柱面配合和锥面配合都有各自的应用。
图5
二、过盈配合联接所涉及到的计算内容过盈配合联接虽然有无可匹及的有点，但是需要进行精确的理论计算，而无法也不能像设计键联接那样通过经验公式进行简单计算或是按照参数表格进行选取了。过盈配合计算所涉及的知识点有理论力学、材料力学、弹塑性力学，比较复杂。德国标准DIN7190把此内容进行了归纳并给处计算方法和公式。DIN7190分为上、下两册。DIN7190-1集中论述了圆柱面过盈配合，而DIN7190-2则分析了圆锥面过盈配合。对于柱面配合，进行设计计算时，需要计算的参数有：轴向贴合力、轴向承载能力的裕量、传递工作扭矩限值、轴和毂失效的安全系数、轴和毂的上下偏差数值、材料的选择，轴径和毂的外轮廓尺寸是否合理、毂的宽度、轴和毂配合粗造度、压装力、极限转速、热装的加热温度等。
图6
图7
对于锥面配合，除了要计算上述参数外，还需要计算轴毂的相对轴向位移变化量，即压入距离。甚至是对于由于非惰轮的齿轮传动造成的偏心轴向力以及轴或毂上所开的油孔的影响也可以精确设计计算。
三、过盈配合计算在设计、大修、故障分析中的应用不仅仅在设计过盈配合的时候需要详细计算，而且在大修和故障分析时候，DIN7190也是必不可少的利器。因为，如果在设计之初就考虑到毂拆卸和大修的因素，完全可以通过设计使得毂（轴承内圈或齿轮、带轮、联轴器）大修之后依然获得良好的性能，可见过盈配合这门学科应用之广。由于DIN7190只涉及到柱面配或锥角小于自锁的摩擦角的锥面配合，对于大角度的锥面配合没有提及，DIN7190的基础上，进一步提高，对应用于大锥角的情况进行详细讲解，如胀套等应用如图8所示，保证关于压配问题无知识死角，融会贯通。
图8
四、我的个人介绍螺栓设计老张，13年的机械设计经验，车辆工程专业，硕士学历学习或工作经历：高级工程师，著名齿轮箱研发设计专家，师从德国齿轮箱大师Jürgen-Linder和Michael,Bachmann，为其三个关门弟子之一。案例：曾在德国一家3万人的机械行业知名工作4年，其中在德国巴登符腾堡州此公司总部工作2年。获得德国专家颁发的优秀证书。擅长螺栓计算VDI 2230,过盈压配DIN 7190, NX(UG)+Teamcenter软件,轨道交通齿轮箱设计。曾成功设计过多款高铁、地铁齿轮箱，曾为企业制定设计导则，曾为企业解决螺栓失效问题。
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