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好吧,我來出一道難不倒98%工程師的題。

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1#
發表于 2013-7-9 23:14:26 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
本帖最后由 一兩酒 于 2013-7-11 22:19 編輯
+ g( x* h/ s1 O+ t
) L/ s2 c4 \/ @: j0 P自詡為工程師,有時打字一不小心聯想出來就是“狗吃屎”,咱也許是后者。
3 o) t# p& [- e: B- ~猛然在機械社區看到一“干翻98%”的高人,且其觀點顛覆本人多年的認識,甚是仰慕。" S1 S' L$ {/ d2 q0 Y" A5 a
咱來一道難不倒“98%”工程師的題。并指望高人指教。
8 B+ _! F0 @- t! h' O

5 m) ^7 U, D, ~: b6 g) `  T說:
& A) [; s# e2 g3 X- T/ N, F正常條件下,一個軸,一個環。都是45號鋼。/ I7 T0 V7 f- {, f2 }- ~# Z
軸外徑50,環內孔50,兩者是過盈配合,過盈隨便取一個,咱沒有那個計算邏輯推理加有限元之類,) [) [  J' s1 Z; J' b- W3 v
假設軸尺寸50 +0.005/+0.010 , 孔尺寸50 -0.010/-0.005”。過盈面寬度就取10毫米。
. a7 Z( d2 L8 n; n5 [; x! U假設環厚10毫米,外徑,100,軸長50毫米,實心軸(有大俠對此提出要求)., T( Y9 U; J0 R# p

% U* X" I+ Z% G/ A; s
說要把軸和環裝配起來,不用壓裝,
( `# |% Q; Z5 O( d6 C+ c一是用熱裝,加熱環(加熱到100度) ,套到軸上,然后靜止冷卻到室溫。
) p1 K9 b" Z- _' }) X; g0 N 一是采用冷裝,把軸冷卻(冷卻到-50度) ,賽到環里,然后靜止回升到室溫。6 g' A' `, l9 s2 v( `8 x" y
兩個工件裝配到一起后,然后用壓力機壓拆。
9 N5 r* D/ p6 F4 y: l: ?. x3 k3 D假設壓拆過程一樣,加載速度什么的都一樣,9 ~% i9 b& \$ v# ^
是熱裝到一起的工件需要的壓拆力大呢?還是冷裝的工件需要的壓拆力大呢(假設是同一套工件)
  a1 L( P( a7 L, V8 |4 l% e( ]9 D
1、熱裝的工件需要的壓拆力大。
; W) m$ q9 l8 B$ W2、冷裝的工件需要的壓拆力大。
9 T- P: M; r7 g: g1 S7 E5 h3、基本相同。
9 p1 l+ E9 P0 S& {( q4、隨機,沒有一定。
- I' t% H7 C# u/ a0 Z1 S1 i) U5、另有答案。
0 X* ~& |, I+ r7 M# x( ^這題真的很簡單,基本概念,沒啥復雜,而且是緊扣“干翻98%工程師”的題目。
' u3 A! ]: X3 D$ }0 A( p
+ L% u( s. n) ?; g我是期待“干翻98%”的高人的“嚴格計算和推導,最好來段有限元。”7 E3 Y9 ^* h6 _' V+ v
我不求高人樣樣精通,你就是給一個計算推導思路,計算時考慮那幾個因素,或者推導用什么原理,一步步可以得出一個結論。
* f' L; E8 Y' i) p, j4 `4 c: w
2 i. l' k( }! d: D5 J有人問我為什么出這道題,是不是叫板?我說我其實是一個混世之徒,就是到處瞎混混,我就是來學習的,我確實是來學習的,同時我也愿意分享我的心得,我是一個很直白的人,我們可以相互分享自己的觀點。
8 t6 i, o6 E/ B* T* ~2 f* P我覺得這題很好,這題是我原來的導師出給我們班上同學的題目,班上的同學展開激烈討論,當時的討論結果很有意思,不同機械工程師對此有不同看法,而不同的看法恰恰可以反映不同對機械原理的基本認識,我非常希望看到聲稱“干翻98%”的高人的觀點。!- M; q$ R. u7 p4 Z: ^" c
藍字是第一次編輯。6 c# [4 `. M/ b4 e3 x
紅字是第二次編輯,主要意思都沒有變。
- ]/ ]& @3 |' i4 P1 |

點評

一個簡支梁,同樣的載荷和截面及長度,結構鋼焊接結構與灰鑄鐵結構哪個變形大?  發表于 2013-10-12 21:00
在下愚見:機械的不確定性在于加工的隨機性。樓主的問題試驗的結果可能都很難說明問題哦!  發表于 2013-7-16 13:38
期待樓主解答^_^  發表于 2013-7-13 22:22
俺的看法雖已提出未必正確,所依據者確有規律可循,且參數直接影響結果。01知也。  發表于 2013-7-10 13:00
就我粗淺的經驗,我認為本題是有規律可循的,但是不敢確認,就是等2%出現,等高人的傳道,授業,解惑也!  發表于 2013-7-10 12:35
留名圍觀,靜候高人出現  發表于 2013-7-10 11:57
不管怎么樣,很期待某人來一段,然后我等圍觀高喊:再來一段,再來一段。話說,我是沒干過這個啦,所以自覺入座98%之列。  發表于 2013-7-10 11:50
對了,酒爺,忘記提醒你了,那位“大師”不喜有限元,認為有限元是計算器。看來你是鐵定看不到有限元了  發表于 2013-7-10 09:39
大家不要亂猜,猜就是那98%的吊絲了,就被別人“干翻”了。而且我期待的是計算,或者給個計算思路也可以,我們學習學習。  發表于 2013-7-10 08:39
在高人回答之前,大家最好圍觀,我本身也對這題一知半解,真的是求教。期待“嚴格計算和推導,最好來段有限元。”  發表于 2013-7-9 23:56

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2#
發表于 2013-7-9 23:26:19 | 只看該作者
我看沒人扯這蛋!
3#
發表于 2013-7-9 23:49:26 | 只看該作者
呵呵,很久沒看見酒俠的文字了,還是那么風趣。
+ i  i: f( J1 {* ~9 u8 q我也想看一下那位高人以這道來演算一下,教教象我這般低水平的吊絲
4#
發表于 2013-7-9 23:53:53 | 只看該作者
新手只能旁觀
5#
發表于 2013-7-10 00:12:18 | 只看該作者

本帖最后由 水水5 于 2013-7-10 00:14 編輯 & ^# n0 v- _9 \' k: S) o+ V* M

, G1 r" w3 z1 E/ o4 n6 v* w冷裝的工件需要的壓拆力大
3 j5 v) w' ~9 O2 \  |# A' l因為  加熱時的碳鋼的線膨脹率約為11.2而冷卻的線膨脹率只有8(×10^-6 /攝氏度): K2 |4 I  k* c8 b& H; H9 C- {% t
(再沒見這個帖子之前,我剛剛在看手冊的時候讀到了這一部分,印象中是這個數,請有心人自行查閱手冊中軸及其聯接一章,過盈聯接)# }& f) g1 ~! v7 O! U. x7 O0 R/ j
當然了 這個其實還受加熱或者冷卻時裝配間隙影響
$ O9 r5 o/ _) S1 [& ?0 A如果  如果說加熱或者冷卻后都形成了間隙  。。。 。    。。  那么加熱和冷卻所需要的壓裝力是一樣的  直接就推進去了啊(這是腦筋急轉彎)
, I2 `2 M/ b$ C, u% c# R20絲的過盈,50的軸  估計要壓壞了啊  超過了屈服極限

點評

膨脹率分加熱和冷卻?那加熱后就冷卻不到原來的樣子啦?加熱,冷卻,加熱,冷卻。然后,材料就為0 了?  發表于 2013-8-8 12:58
哎,原來是2絲的過盈 抱歉  發表于 2013-7-11 16:39
唉!  發表于 2013-7-10 16:14
你看錯了。  發表于 2013-7-10 08:53
6#
發表于 2013-7-10 00:41:20 | 只看該作者
水水5 發表于 2013-7-10 00:12 0 k1 t! u. @6 X8 E
冷裝的工件需要的壓拆力大 ' H8 ]* W! M8 G; ?% E$ N% w9 ^& g
因為  加熱時的碳鋼的線膨脹率約為11.2而冷卻的線膨脹率只有8(×10^-6 /攝氏度 ...

& j& X. a7 @1 U* ~( A, T* l嗯?越看越糊涂了,誰告訴你20絲的過盈?1-2絲的過盈好不好!- Y# J. N; m, b" F6 M

$ {/ _) Q. D9 b, e1 B暈倒!' j' [1 |! C$ B) R
7#
發表于 2013-7-10 00:45:38 | 只看該作者
本帖最后由 zerowing 于 2013-7-11 00:17 編輯
: O' w; j0 o9 i* _9 ?4 m3 e# c7 O, T, H+ g5 X- e
這是“酒爺”對“九爺”下的戰書嗎?哈哈!看來是等不到傳說中的大師了。哈哈。那就參與進來好了。  f+ r. }" v& C8 C# A
跟LIAO大交流了下,對他的觀點認同。但是,咱有咱的說法。
" M! h% z# ^9 \! y說法1:對于一個熱脹的線變過程,比如從T1到T2,膨脹系數a,那么有D2-D1=a*(T2-T1)*D1。這個沒錯吧。然后從T2再變回T1,出現,D2-D3=a*(T2-T1)*D2。所以,很容易發現,實際上D2-D1是小于D2-D3的。也就是說熱裝后,孔變小了一些。平均過盈量變大。同時,這個過程中,對任意一個內徑進行線變分析,ddi,那么跟據上述變化,冷卻后會出現表面粗導度升高的結果。
! {/ ~7 H& J6 i: X
% e& `5 U( d3 t. H5 g+ a) @/ n說法2:談原子分子層面。在晶格結構改變之前,升溫增加原子分子活性,間距變大。反之減小。因此引發線變。但是跟據變化過程不同,間距變化量也不同。一種理解是,從小間距到大間距,同樣升溫下,分子(原子)在增加動能的同時,需要克服勢能做功,即E=Em+Ek。而降溫過程,E=Em-Ek。由此可見,收縮壓力永遠高于舒張壓。冷裝只會比熱裝壓力小。
; Z/ x4 M0 ~# M$ n+ M; \
7 r* j/ F( `* k! w- j# c4 C1 r最后,綜合上面兩種說法,熱裝壓力大。

點評

熱裝是否考慮分子擴散呢、?擴散后分子間的接觸面大大的增加,進而摩擦力也會增加許多,這方面的因素是否應該考慮進去 ?  發表于 2013-10-10 22:15
第一個問題看我的點評。第二個問題,加熱本身就是增加系統總能量,不可能按平衡算  發表于 2013-7-15 00:03
勢能應該等于加熱前的總量才是,它怎么會又變化呢?要是有變化,能量哪里來?  發表于 2013-7-14 23:26
我有一個問題不明白,想請教zerowing大俠,按照你的第一個說法“加熱到T2然后冷卻到T1”孔就變小了一些,那N個循環之后,孔是不是會變得很小?你的第二個說法,按照能量守恒定律,物體冷卻到T1時,內部物質的動能和  發表于 2013-7-14 23:24
靜待結果吧。  發表于 2013-7-12 12:02
奧氏體轉變溫度附近的。  發表于 2013-7-12 11:46
大蝦說的對。是我們自己說得跑偏題了。單就本題而言,既便有那么點區別,在工程上也是不值得關注的。就像沒有人會在意汽輪機軸承座重了10g。之所以選擇不同的方式,主要是受制于尺寸、溫度,沒人想把零件加熱到  發表于 2013-7-12 11:45
我們這些參與的人,好像一群瞎子在摸象,每個人其實只說了一個方面。哈哈。這教授水平很高!  發表于 2013-7-12 10:33
同樣,冷裝后升溫也是這樣。要看一個時效性。時效之外,就應該是LIAO大的晶格理論了。在未發生晶項改變的情況下,那就只能說最后結果是沒影響了。后來想了想,答案應該就是這個  發表于 2013-7-12 10:32
說實話,雖然這么推熱脹過程的變形量,但是我不確認這種觀點。一個軸加熱一次如果內孔真會大一點點的話。那么還有問題了。不過,這里沒有考慮一個時效問題。如果降溫時間夠長,那么推理不成立。  發表于 2013-7-12 10:30
呵呵,貌似越玩越熱鬧了。不過樓主定義到冷裝-50度,估計LIAO大的理論要實現了。  發表于 2013-7-12 10:28
特定的對象聊更好,比如葉輪-轉子,軸-軸承  發表于 2013-7-12 10:21
是復雜的三維應力狀態。主氣閥閥座冷、熱都采用。關鍵是收尺寸限制。薄壁的要考慮孔不規則變形后局部屈服,以及邊角處的應力,屈服了應力就舒緩了,也就是說結合松弛了。酒大蝦的問題提得很好,但應該放在一個  發表于 2013-7-12 10:20
佩服zerowing大蝦的材料學知識!不過個人認為加熱時D1和收縮時D2的為小量,a*DeltaT也是小量,小量乘小量算是高階無窮小,在工程上意義有限。這個問題的關鍵在于孔,汽輪機葉輪和主軸采用套裝結構就死紅套,結合處  發表于 2013-7-12 10:13
看看43#先, 07/11 00:23  發表于 2013-7-11 00:23
恩,酒爺說得對。我們確實是來學習的。恩恩  發表于 2013-7-10 08:58
我們是來學習的,不是神馬下戰書。  發表于 2013-7-10 08:53
8#
發表于 2013-7-10 01:33:50 | 只看該作者
本帖最后由 LIAOYAO 于 2013-7-10 09:27 編輯
& l, ^& m9 ~" \8 k* p- y
; W6 W, m1 K; n4 F- k過盈量1~2絲呀,45鋼俺一般系數取12.7(127要偶去^_^),按照50的尺寸只需溫度變化32°左右,放冰箱也就是到0°左右,可能會有點緊,再不成俺去買干冰回來,降他個到負30多攝氏度都不是問題。加熱也就60°。
/ ^8 m/ u! j, _5 Y8 A$ B- {3 O& Y$ w4 X( e3 l/ B! a9 B8 ^
為了放進去,燒個開水或油泡泡也就可以。/ }: _8 K( [8 h4 |4 _4 N% e6 U

5 u# B1 q9 j2 k/ ^" j-30°或 100°,暈倒,兩者對材料的影響是不同的,靠,看來還是不要花錢去買冰了。 燒燒開水還是比較簡單,呵呵。
5 E) p4 Z6 j! w6 k+ T, C4 `8 q/ h
% n1 M$ z" _2 M俺是選    1、熱裝的工件需要的壓拆力大。
+ N9 b3 y6 }2 }* k
0 Y4 w9 a: ^( Z( p2 u
答案是冷裝  編輯一下,7/10,09:27 這是在實驗羊群效應
* c( ?0 r9 E6 Q/ z
9 I; K4 Z" C- i, h7 j0 p" D4 @# y5 {" }要問俺是啥原因,俺就告訴你,俺喜歡發騷的。
4 _5 f0 e( [- ?. M# K  S
$ C" C: q5 k; Z0 y1 |7 U

點評

75℃溫度變化引起的膨脹或收縮量不足以影響裝配哈拆卸  發表于 2013-7-12 14:27
零下膨脹系數小于零上 以室溫25℃算,加熱溫度變化是75℃,冷卻溫度變化也是75℃,膨脹和收縮量都很小可以忽略吧。 這樣孔熱大尺寸是,軸冷小尺寸是  發表于 2013-7-12 14:19
最新理解,應該選5。不同條件下,結果不同。哈哈  發表于 2013-7-12 10:34
因未驗證,具體結果俺還是以晶粒形態為判斷依據,體心、面心、六方密之體積各有不同,還有晶界(固溶)問題。如果在升降溫過程中有晶態改變,就是1或2,否則就是3。  發表于 2013-7-11 01:47
哈哈,你這著太牛了。43的我看了,在晶格結構變形前是我說的第二種說法。變形后就是固溶。其實也是那個原理,間距壓縮到一定程度,就會擠出其他原子形成原子團結構,表現為單層分子數增加,硬化。  發表于 2013-7-11 01:25
45#鋼 20°-100°C 膨脹系數 11.59 ^-6 ;零下 膨脹系數尚未查得數據。  發表于 2013-7-11 00:53
也無需再重新編輯呀, 直接Ctrl A 就看得見了呀! ^_^  發表于 2013-7-11 00:25
貌似不用藏了,我已經把我的觀點更新上來了,LIAO大不妨也顯示出來吧。  發表于 2013-7-11 00:18
。。LIAO大突然一用敬語,我深感不適啊。私下交流下,向大俠學習下。  發表于 2013-7-10 11:41
關于低溫裝配和本例的看法俺和您不同,要尊重酒俠現在先保留。  發表于 2013-7-10 11:34
同意冷裝。大概推了推,同樣情況下,冷裝出來的拆卸力一定會大。明白為啥鬼子搞低溫裝配室了。  發表于 2013-7-10 11:00
世間有五界,天地人神鬼。估計大神說得98%是神屆的,我等凡夫俗子夠不到。哈哈  發表于 2013-7-10 09:13
回酒俠,俺不在那98%之列,更不是2%里的,人說JX”GCS“是要有本的,俺木有本 非是98%+2%之屬。  發表于 2013-7-10 09:06
被大伙認同的稱為高人;被群眾同擂的叫做糕人。 倘若等的是糕人,還不如看看 http://video.sina.com.cn/p/news/w/v/2013-07-09/131262649439.html  發表于 2013-7-10 08:59
你也屬于那98%之列!哈哈哈!  發表于 2013-7-10 08:54
哈哈!啥叫做 “破窗效應” 或是說 “羊群效應” 這就是例子。  發表于 2013-7-10 08:39
我們要先等高人給出正確答案。哈哈。  發表于 2013-7-10 02:40
9#
發表于 2013-7-10 02:41:11 | 只看該作者
我選熱裝的拆裝需要的壓力大!一般過盈1~2絲可以直接干進去!

點評

呵呵,記得以前車間里的行車的變速箱軸經常斷,就是24磅鐵錘掄進去的,尺寸與此一樣的。  發表于 2013-7-11 22:05
計算放一邊,1~2絲確實用個木槌就搞進去了  發表于 2013-7-10 09:04
嚴格的計算推導過程?  發表于 2013-7-10 08:54
10#
發表于 2013-7-10 05:59:50 | 只看該作者
熱裝壓柴力大,因為通常軸質量大,環質量小,熱裝加熱環,所以裝上后環將溫度傳導至軸,降溫相對快。
" ?2 {& ^# g8 F3 q1 B# \5 ^冷裝時冷凍軸,裝上后所以升溫相對慢,速冷或速熱的形變大,所以熱裝壓材力大。" F; d4 P- d7 N- U' c0 U
% N; T9 n- \, W: Q
當然如果軸質量要比環小,那就反過來,一般環不會比軸大吧。

點評

也算有嚴密推理過程,贊一個!  發表于 2013-7-10 12:33
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