機(jī)械設(shè)計(jì)CH07

1、第七章 鉚接、焊接、膠接和過(guò)盈連接7-1 鉚接7-2 焊接7-3 膠接7-4 過(guò)盈連接鉚接1一、概述 鉚接是將鉚釘穿過(guò)被連接件的預(yù)制孔中經(jīng)鉚合而成的連接方式。其連接部分稱為鉚縫。1按接頭型式分有：搭接縫、單蓋板對(duì)接縫 和雙蓋板對(duì)接縫。 鉚接具有工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝過(guò)程比較容易控制，質(zhì)量穩(wěn)定，鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，連接牢固可靠等特點(diǎn)。因此，在承受嚴(yán)重沖擊和振動(dòng)載荷的金屬結(jié)構(gòu)的連接中，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。2按鉚釘?shù)呐艛?shù)分有：?jiǎn)闻?、雙排和多排。鉚 接鉚縫的結(jié)構(gòu)通常以下面三個(gè)方面來(lái)分類：3按鉚縫性能分有： 以強(qiáng)度為基本要求的強(qiáng)固鉚縫。 要求有足夠的強(qiáng)度和足夠緊密性

2、的強(qiáng)密鉚縫。 要求有足夠的緊密性的緊密鉚縫。圖片說(shuō)明 鉚接2鉚 接鉚釘有空心的和實(shí)心的兩大類，且大部分都以標(biāo)準(zhǔn)化。鉚接分冷鉚和熱鉚。二、鉚釘?shù)闹饕愋腿?、鉚縫的設(shè)計(jì)要點(diǎn)各類鉚釘強(qiáng)度計(jì)算主要是材料力學(xué)的基本公式。強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，一般假設(shè)： 連接的橫向力F通過(guò)鉚釘組形心，一組鉚釘中各個(gè)鉚釘受力均等。 鉚縫不受彎矩作用。 被鉚件結(jié)合面摩擦力略去不計(jì)。 被鉚件危險(xiǎn)剖面上的拉(壓)應(yīng)力，鉚釘?shù)募魬?yīng)力，工作擠壓應(yīng)力都是均勻分布的。破壞形式設(shè)計(jì)鉚縫時(shí)，先根據(jù)鉚縫的破壞形式進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。釘桿直徑 d12mm 的鋼制鉚釘，通常是將鉚釘加熱后進(jìn)行鉚接。釘桿直徑 d10mm 的鋼制鉚釘和塑性較好的有色金屬、輕金屬及其合

3、金制成的鉚釘一般在常溫下進(jìn)行冷鉚。鉚接3鉚 接單排搭接鉚縫的靜強(qiáng)度分析：取圖中寬度等于垂直與受載方向的釘距t的陰影部分進(jìn)行計(jì)算。（1）由被鉚件的拉伸強(qiáng)度確定的鉚縫承受的靜載荷423dF)(1dtF（2）由被鉚件上孔壁的擠壓強(qiáng)度確定的被鉚件能承受的靜載荷（3）由鉚釘?shù)募羟袕?qiáng)度確定的鉚釘能承受的靜載荷對(duì)于一般的強(qiáng)固鉚縫，上述式中的許用應(yīng)力可根據(jù)組成鉚縫各元件的材料選取。p2dF 許用應(yīng)力 焊接1焊 接 焊接是利用局部加熱(或加壓)的方法使被連接件接頭處的材料熔融連接成一體。 一、概述與鉚接相比較，焊接結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)約金屬材料，施工方便，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。 在機(jī)械

4、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。焊接可分為： 熔化焊： 壓力焊： 釬焊：電弧焊、氣焊、電渣焊。電阻焊、摩擦焊、爆炸焊。錫焊、銅焊。原理說(shuō)明焊接2焊 接二、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。三、焊接件常用材料四、 焊縫的受力及破壞形式1對(duì)接焊縫2搭接角焊縫通常正面角焊縫只用來(lái)承受拉力；側(cè)面角焊縫和混合角焊縫可用來(lái)承受拉力或彎矩。實(shí)踐證明，在靜載

5、荷作用下，搭接角焊縫的破裂通常從沿著與垂直平分線重合的最小剖面上開始。對(duì)接焊縫主要用來(lái)承受作用于被焊件所在平面內(nèi)的拉（壓）力或彎矩，對(duì)接焊縫的破壞形式是沿焊縫斷裂；焊縫形式受力形式破壞形式 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；焊接3五、焊接件的工藝及設(shè)計(jì)注意要點(diǎn)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焊縫在焊后應(yīng)經(jīng)熱處理（如退火），消除殘余應(yīng)力；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

6、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)。焊 接坡口形式六、焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用焊 接焊接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、因連接而增加的質(zhì)量小等特點(diǎn)，焊接技術(shù)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。 膠接1膠 接 膠接用于木材由來(lái)已久。

7、隨著新型膠粘劑的發(fā)展，膠接在金屬構(gòu)件的連接中也日漸增多。一、概述 膠接是用膠粘劑直接把被連接件連接在一起且具有一定強(qiáng)度的連接，利用膠粘劑凝固后出現(xiàn)的粘附力來(lái)傳遞載荷。膠粘劑的品種繁多，通常按其使用目的分為三類：結(jié)構(gòu)膠粘劑、非結(jié)構(gòu)膠粘劑和其它膠粘劑。在機(jī)械制造中常用的是結(jié)構(gòu)膠粘劑中的環(huán)氧樹脂膠粘劑、酚醛樹脂膠粘劑等。二、膠粘劑 根據(jù)膠接件的使用要求及環(huán)境條件等選擇綜合性能良好的膠粘劑。 實(shí)踐表明，膠接接頭的抗剪切及抗拉伸能力強(qiáng)，抗剝離和扯離能力弱。設(shè)計(jì)接頭時(shí)應(yīng)盡可能使接頭承受剪切或拉伸載荷。三、膠接接頭的結(jié)構(gòu)形式及受力狀況 與焊接相同，膠接接頭分為對(duì)接、搭接和角接頭三種。詳細(xì)說(shuō)明受力形式膠接的應(yīng)

8、用實(shí)例 膠接2膠 接v膠接件的缺陷有時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。v有良好的密封性、絕緣性和防腐性。四、膠接的特點(diǎn)與鉚接、焊接相比，膠接的主要優(yōu)點(diǎn)：主要缺點(diǎn)：v連接件的材料范圍寬廣；v連接后的重量輕，材料的利用率高；v成本低；v在全部膠接面上應(yīng)力集中小，故耐疲勞性能好；v抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動(dòng)性能差；v耐老化及耐介質(zhì)(如酸、堿等)性能差；v膠粘劑對(duì)溫度變化敏感，影響膠接強(qiáng)度； 過(guò)盈連接1過(guò)盈連接一、過(guò)盈連接的特點(diǎn)及應(yīng)用過(guò)盈連接是利用被聯(lián)件間的過(guò)盈配合直接把被連接件連接在一起。也稱干涉配合或緊配合連接。 過(guò)盈連接的優(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。 主要缺點(diǎn)：裝配困難和對(duì)配合尺寸的精

9、度要求較高。 過(guò)盈連接主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動(dòng)軸承的裝配連接。二、過(guò)盈連接的工作原理及裝配方法當(dāng)配合面為圓柱面時(shí)，可采用壓入法或脹縮法（加熱包容件或冷卻被包容件）裝配。當(dāng)其他條件相同時(shí)，用脹縮法能獲得較高的摩擦力或力矩，因?yàn)樗幌駢喝敕菢訒?huì)擦傷配合表面。 裝配后包容件和被包容件的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(lái)傳遞。 過(guò)盈連接三、圓柱面過(guò)盈連接設(shè)計(jì)這種過(guò)盈連接時(shí)，被連接件的材料、構(gòu)造和尺寸一般都已初步確定，連接的載荷也已求得。因此，設(shè)計(jì)的主要問題是： 選擇具有所需要的承載能力的配合； 安排合理的結(jié)構(gòu)； 確定對(duì)零件配合表面的工藝要求； 決定裝配方法和提出裝配要求等。 過(guò)盈連接的承載能力取決于連接的摩擦力或力矩和連接中各零件的強(qiáng)度。選擇配合時(shí)，既要使連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)，又要注意到零件在裝配應(yīng)力下不致?lián)p壞。過(guò)盈連接2 應(yīng)用實(shí)例 過(guò)盈連接3過(guò)盈連接四、圓錐面過(guò)盈連接圓錐面過(guò)盈連接在機(jī)床主軸的軸端上應(yīng)用很普遍。裝配時(shí)，借助轉(zhuǎn)動(dòng)端螺母并通過(guò)壓板施力使輪轂作微量軸向移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)過(guò)盈連接。這種連接定心性好，便于裝拆，壓緊程度也易于調(diào)整。 采用這種連接，配合表面不宜擦傷，能傳遞更大的載荷，尤其是適用于大型被連接件，但對(duì)配合面的