機(jī)械設(shè)計(jì),過盈聯(lián)接

1、第六章第六章 過盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接及鉚、焊、粘接過盈聯(lián)接、彈性環(huán)聯(lián)接及鉚、焊、粘接6-1 過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接6-2 彈性環(huán)聯(lián)接6-3 鉚、焊、粘接簡(jiǎn)介6-16-1過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接1 16-1 過盈聯(lián)接二、過盈聯(lián)接的特點(diǎn)、應(yīng)用及裝配方法二、過盈聯(lián)接的特點(diǎn)、應(yīng)用及裝配方法過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接:利用被聯(lián)件間的過盈配合直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單、定心性好、承載能力高，在振動(dòng)下能可靠地工作。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：裝配困難和對(duì)配合尺寸的精度要求較高。 過盈聯(lián)接主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動(dòng)軸承的裝配聯(lián)接。 一、過盈聯(lián)接的工作原理一、過盈聯(lián)接的工作原理圓柱面過盈聯(lián)接的裝配方法圓柱面過盈聯(lián)接的裝配方法

2、主要有：壓入法：脹縮法（也稱溫差法）：會(huì)擦傷配合表面。不會(huì)擦傷配合表面。工作原理：工作原理：孔與軸配合中，軸的實(shí)際尺寸大于孔，兩者裝配后產(chǎn)生徑向變形使配合面間產(chǎn)生了很大的壓力，工作時(shí)載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。過盈聯(lián)接三、圓柱面過盈聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算三、圓柱面過盈聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)圓柱面過盈聯(lián)接時(shí)，被聯(lián)接件的材料、構(gòu)造和尺寸一般都已初步確定，聯(lián)接的載荷也已求得。因此，設(shè)計(jì)的主要問題是：1）選擇具有所需要的承載能力的配合；2）安排合理的結(jié)構(gòu)；3）確定對(duì)零件配合表面的工藝要求；4）決定裝配方法和提出裝配要求等。選擇過盈聯(lián)接的配合時(shí)，既要聯(lián)接具有足夠的固持力以保證在載荷作用下不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，又要保

3、證到零件在裝配應(yīng)力下不損壞。 此外，還可用液壓方法裝拆過盈聯(lián)接，見圖6-3。過盈聯(lián)接主要用以承受軸向力、傳遞轉(zhuǎn)矩，或者同時(shí)承受以上兩種載荷。為了保證過盈聯(lián)接的工作能力，須作以下兩方面的分析計(jì)算：過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接3 3Fdlp 過盈聯(lián)接 計(jì)算配合面間所需產(chǎn)生的壓力和產(chǎn)生這個(gè)壓力所需的最小過盈量； 在選定的標(biāo)準(zhǔn)過盈配合下，校核聯(lián)接諸零件在最大過盈量時(shí)的強(qiáng)度。1. 1. 所需最小徑向壓力所需最小徑向壓力 pmin 1）只傳遞軸向力F 時(shí) 保證聯(lián)接不松動(dòng)，應(yīng)： 式中：d 配合面直徑（mm）；l 配合長(zhǎng)度（mm）；P 配合面的徑向壓力（MPa）； 配合面的摩擦因數(shù)，見表61。則dlFpminTddlp2

4、 2）只傳遞轉(zhuǎn)矩T 時(shí) 保證聯(lián)接不松動(dòng)，應(yīng)：過盈聯(lián)接ldTp2min2則222dTFdlp 3）同時(shí)傳遞軸向力F 和轉(zhuǎn)矩T 時(shí) 保證聯(lián)接不松動(dòng)，應(yīng)：dldTFp)/2(22min則2. 2. 所需的最小過盈量所需的最小過盈量 實(shí)際過盈量 （m）與接合面上產(chǎn)生的徑向壓力p（MPa) 之間的關(guān)系為：3221110ECECpd過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接4 4過盈聯(lián)接 式中： d 配合面的公稱直徑（mm）；E1、E2 分別是被包容件和包容件材料的彈性模量（MPa）；1、2 分別是被包容件和包容件材料的泊松比，見表62。C1、C2 分別是被包容件和包容件的剛性系數(shù)。12122121ddddC22222222ddd

5、dC32211minmin10ECECdpe 式中： d1、 d2分別是被包容件的內(nèi)徑和包容件的外徑（mm）；所需最小實(shí)際過盈量 emin（ ）按下式計(jì)算： m所需最小理論過盈量 min（ ）為： m壓入法裝配：)(8 . 021minminzzeRR脹縮法裝配：minmine過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接5 53. 3. 選擇標(biāo)準(zhǔn)配合選擇標(biāo)準(zhǔn)配合 過盈聯(lián)接所選標(biāo)準(zhǔn)配合的最小過盈量 應(yīng)滿足：minminmin所選配合的可能最大實(shí)際過盈量 emin（ ）為： m壓入法裝配：)(8 . 021maxmaxzzeRR脹縮法裝配：maxmaxe所選配合可能產(chǎn)生的最大徑向壓力 pemin（ ）按下式計(jì)算： PMami

6、nminmaxmaxppee4. 4. 被聯(lián)接件的強(qiáng)度計(jì)算被聯(lián)接件的強(qiáng)度計(jì)算 由厚壁圓筒的應(yīng)力分析理論可知：在配合面的徑向壓力作用下，被包容件上產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力 r1 和周向壓應(yīng)力 t1 ；包容件上產(chǎn)生徑向壓應(yīng)力 r2 和周向拉應(yīng)力 t2 ，見圖66。過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接6 61max21222spddd被聯(lián)接件為塑性材料時(shí)，按第四強(qiáng)度理論計(jì)算其強(qiáng)度；為脆性材料時(shí)，按第一強(qiáng)度理論計(jì)算強(qiáng)度。過盈聯(lián)接 在可能的最大徑向壓力pman作用下，兩被聯(lián)接件的強(qiáng)度條件確定如下：被包容件為塑性材料時(shí)：被包容件為脆性材料時(shí)：Spdddb1max21222式中：s1 、 b1 分別是被包容件的屈服點(diǎn) 和強(qiáng)度極限（MPa

7、）；S 安全系數(shù)，一般 S=23。包容件為塑性材料時(shí)：s2max2224423pdddd包容件為脆性材料時(shí)：Spddddb2max2224423過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接7 7 式中：s2 、b2 分別是包容件的屈服點(diǎn)和強(qiáng)度極限（MPa）；S 安全系數(shù)，一般 S=23。過盈聯(lián)接4. 4. 裝拆壓力和裝配溫度裝拆壓力和裝配溫度 1）采用壓入法裝配時(shí)最大壓入力最大壓入力maxidlpF310max0110dtt最大壓出力最大壓出力io5 . 13 . 1 (FF） 2）采用脹縮法裝配時(shí)被包容件的冷卻溫度被包容件的冷卻溫度320max0210dtt包容件的加熱溫度包容件的加熱溫度式中：t0 裝配環(huán)境的溫度（）

8、； 0最小裝配間隙（m）；1 、2 分別是被包容件和包容件材料的線膨脹系數(shù)，查表62。過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接8 86-2 彈性環(huán)聯(lián)接彈性環(huán)聯(lián)接 ：靠具有圓錐形結(jié)合面的內(nèi)、外彈性鋼環(huán)擠緊在軸與輪轂之間構(gòu)成的可拆聯(lián)接。 裝配時(shí)，使各結(jié)合面相互壓緊，并產(chǎn)生徑向壓力，工作中，靠由此產(chǎn)生的摩擦力傳遞外載荷。優(yōu)點(diǎn)：裝拆容易，裝配中不會(huì)損傷接合面；可多次重復(fù)使用；對(duì)加工精度的要求低。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，沿軸向和徑向占用空間比較大。分為：?jiǎn)蜗驂壕o：雙向壓緊：彈性環(huán)對(duì)數(shù)一般不超過4對(duì)。彈性環(huán)對(duì)數(shù)一般不超過8對(duì)。6-36-3鉚接、焊接、鉚接、焊接、占接簡(jiǎn)介占接簡(jiǎn)介一、鉚一、鉚 接接鉚接：將鉚釘穿過被聯(lián)接件的預(yù)制孔中經(jīng)

9、鉚合而成的聯(lián)接方式。鉚縫的結(jié)構(gòu)通常以下面三個(gè)方面來分類： 6-3 鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介鉚縫的結(jié)構(gòu)分類：鉚縫的結(jié)構(gòu)分類：分分類類按接頭型按接頭型式分式分 雙雙 排排 按鉚縫性按鉚縫性能分能分 -滿足強(qiáng)度要求滿足強(qiáng)度要求 -滿足強(qiáng)度和緊密性要求滿足強(qiáng)度和緊密性要求-滿足緊密性要求的。滿足緊密性要求的。搭接縫搭接縫 單蓋板對(duì)接縫單蓋板對(duì)接縫 雙蓋板對(duì)接縫雙蓋板對(duì)接縫 按鉚釘排按鉚釘排數(shù)分?jǐn)?shù)分單單 排排 多多 排排 強(qiáng)固鉚縫強(qiáng)固鉚縫強(qiáng)密鉚縫強(qiáng)密鉚縫緊密鉚縫緊密鉚縫鉚接鉚接2 2鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介熱鉚接熱鉚接-直徑直徑 d12mm 的鋼制鉚釘；的鋼制鉚釘； 鉚接工藝分冷鉚和熱鉚：鉚接工藝分冷鉚和熱鉚：

10、 冷鉚接冷鉚接-直徑直徑 d 12mm 的鋼制鉚釘、塑性較好的鋼制鉚釘、塑性較好 的有色金屬及其合金制成的鉚釘。的有色金屬及其合金制成的鉚釘。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 因此，在承受嚴(yán)重沖擊和振動(dòng)載荷的金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接中，如橋梁、建筑、因此，在承受嚴(yán)重沖擊和振動(dòng)載荷的金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接中，如橋梁、建筑、造船、重型機(jī)械及飛機(jī)制造等工業(yè)部門中得到應(yīng)用。造船、重型機(jī)械及飛機(jī)制造等工業(yè)部門中得到應(yīng)用。工藝過程比較容易控制，工藝過程比較容易控制， 質(zhì)量穩(wěn)定質(zhì)量穩(wěn)定; ; 工藝設(shè)備簡(jiǎn)單工藝設(shè)備簡(jiǎn)單; ; 鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，聯(lián)接牢固可靠。鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，聯(lián)接牢固可靠。鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介工件工件2 21 焊接：利用局

11、部加熱(或加壓)的方法使被聯(lián)接件接頭處的材料熔融聯(lián)接成一體。二、焊接二、焊接 在機(jī)械制造中最常用的是電弧焊。電弧焊是利用焊條與焊件間產(chǎn)生電弧熱將金屬加熱并熔化的焊接方法。分類：分類：熔化焊熔化焊 壓力焊壓力焊 釬焊釬焊 - - 電弧焊、氣焊、電渣焊。電弧焊、氣焊、電渣焊。-電阻焊、摩擦焊、爆炸焊。電阻焊、摩擦焊、爆炸焊。-錫焊、銅焊。錫焊、銅焊。接焊接接焊接發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)工件工件1 1焊槍、焊條焊槍、焊條搭鐵搭鐵利用電焊機(jī)的低壓電流，通過點(diǎn)焊條與被焊件之間形成的電路，在兩極間引起電弧，融化被焊部分的金屬和焊條，使熔融的金屬混合并填充解縫面而形成焊縫。與鉚接相比較，焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約金屬材料，施

12、工方便，生產(chǎn)率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，且焊接結(jié)構(gòu)的成本低，應(yīng)用很廣。焊接焊接2 22. 電弧焊縫的基本形式 焊接件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合部分叫做焊縫。電弧焊常見的焊縫有：對(duì)接焊縫和角焊縫兩類。在機(jī)械制造中，最常用的被焊件材料是低碳鋼和低合金鋼(如Q215、Q235、15、20、16Mn等) 。焊條的材料最好與被焊件的材料相同。3. 焊接件常用材料 鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介焊接焊接3 3 2) 在滿足強(qiáng)度條件下，焊縫的長(zhǎng)度應(yīng)按實(shí)際結(jié)構(gòu)的情況盡可能地 取得短些或分段進(jìn)行焊接，并應(yīng)避免焊縫交叉； 3) 在焊接工藝上采取措施，使構(gòu)件在冷卻時(shí)能有微小自由移動(dòng)的可能； 4) 縫在焊后應(yīng)經(jīng)熱處理（如退火），消除殘余應(yīng)力；

13、 5) 在焊接厚度不同的對(duì)接板件時(shí)，應(yīng)使對(duì)接部位厚度一致，以利于焊縫金屬均勻熔化； 6) 設(shè)計(jì)焊接件時(shí)，注意恰當(dāng)選擇母體材料和焊條； 7) 合理布置焊縫及長(zhǎng)度； 8) 對(duì)于那些有強(qiáng)度要求的重要焊縫，必須按照有關(guān)行業(yè)的強(qiáng)度規(guī)范進(jìn)行焊縫尺寸校核，明確工藝要求和技術(shù)條件，并在焊后仔細(xì)進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介 1) 焊縫應(yīng)按被焊件厚度制成相應(yīng)坡口，或進(jìn)行一般的側(cè)棱、修邊工藝。在焊接前，應(yīng)對(duì)坡口進(jìn)行清洗整理；4. 接件的工藝及設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)5. 焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用焊接焊接4 4焊接的減速箱體焊接的齒輪結(jié)構(gòu)由于焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、因聯(lián)接而增加的質(zhì)量小等特點(diǎn)，焊接技術(shù)

14、的應(yīng)用日益廣泛。在技術(shù)革新、單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制等情況下，采用焊接制造箱體、機(jī)架等，一般比較經(jīng)濟(jì)。隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，許多零件已改變了它們的傳統(tǒng)制造方法。一向是鑄造出的機(jī)座、機(jī)殼、大齒輪等零件，已有很大一部分改用了焊接。 鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介粘接粘接1 1 4）膠接件的缺陷有時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。 5）有良好的密封性、絕緣性和防腐性。三、三、粘粘 接接 與鉚接、焊接相比，膠接的主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)： 1）聯(lián)接件的材料范圍寬廣； 2）聯(lián)接后的重量輕，材料的利用率高； 3）成本低；4）在全部膠接面上應(yīng)力集中小，故耐疲 勞性能好； 1）抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動(dòng)性能差； 2）耐老化及耐介質(zhì)(如酸、堿等)性能差； 3）膠粘劑對(duì)溫度變化敏感，影響膠接強(qiáng)度； 鉚接、焊接、粘接簡(jiǎn)介1. 粘接的特點(diǎn) 粘接是用膠粘劑直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起構(gòu)成的聯(lián)接。粘接粘接2 22. 2. 常用粘接劑常用粘接劑應(yīng)根據(jù)粘接件的使用要求及環(huán)境條件等選擇綜合性能良好的粘接劑。3