机械设计课件濮良贵版本07

第七章铆接、焊接、胶接和过盈联接§7-1铆接§7-2焊接§7-3胶接§7-4过盈联接铆接1一、概述铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成的联接方式。其联接部分称为铆缝。1．按接头型式分有：搭接缝、单盖板对接缝和双盖板对接缝。铆接具有工艺设备简单，工艺过程比较容易控制，质量稳定，铆接结构抗振、耐冲击，联接牢固可靠等特点。因此，在承受严重冲击和振动载荷的金属结构的联接中，如桥梁、建筑、造船、重型机械及飞机制造等工业部门中得到应用。2．按铆钉的排数分有：单排、双排和多排。铆接铆缝的结构通常以下面三个方面来分类：3．按铆缝性能分有：以强度为基本要求的强固铆缝。要求有足够的强度和足够紧密性的强密铆缝。要求有足够的紧密性的紧密铆缝。图片说明铆接2铆接铆钉有空心的和实心的两大类，且大部分都以标准化。铆接分冷铆和热铆。二、铆钉的主要类型三、铆缝的设计要点各类铆钉强度计算主要是材料力学的基本公式。强度计算时，一般假设：联接的横向力F通过铆钉组形心，一组铆钉中各个铆钉受力均等。铆缝不受弯矩作用。被铆件结合面摩擦力略去不计。被铆件危险剖面上的拉(压)应力，铆钉的剪应力，工作挤压应力都是均匀分布的。破坏形式设计铆缝时，先根据铆缝的破坏形式进行强度计算。钉杆直径d≥12mm的钢制铆钉，通常是将铆钉加热后进行铆接。钉杆直径d＜10mm的钢制铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及其合金制成的铆钉一般在常温下进行冷铆。铆接3铆接单排搭接铆缝的静强度分析：取图中宽度等于垂直与受载方向的钉距t的阴影部分进行计算。（1）由被铆件的拉伸强度确定的铆缝承受的静载荷4][23dF)(1dtF（2）由被铆件上孔壁的挤压强度确定的被铆件能承受的静载荷（3）由铆钉的剪切强度确定的铆钉能承受的静载荷对于一般的强固铆缝，上述式中的许用应力可根据组成铆缝各元件的材料选取。][p2dF许用应力焊接1焊接焊接是利用局部加热(或加压)的方法使被联接件接头处的材料熔融联接成一体。一、概述与铆接相比较，焊接结构重量轻，节约金属材料，施工方便，生产率高，易实现自动化，且焊接结构的成本低，应用很广。在机械制造中最常用的是电弧焊。电弧焊是利用焊条与焊件间产生电弧热将金属加热并熔化的焊接方法。焊接可分为：熔化焊：压力焊：钎焊：电弧焊、气焊、电渣焊。电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。锡焊、铜焊。原理说明焊接2焊接二、电弧焊缝的基本形式焊接件经焊接后形成的结合部分叫做焊缝。电弧焊常见的焊缝有：对接焊缝和角焊缝两类。在机械制造中，最常用的被焊件材料是低碳钢和低合金钢(如Q215、Q235、15、20、16Mn等)。焊条的材料最好与被焊件的材料相同。三、焊接件常用材料四、焊缝的受力及破坏形式1．对接焊缝2．搭接角焊缝通常正面角焊缝只用来承受拉力；侧面角焊缝和混合角焊缝可用来承受拉力或弯矩。实践证明，在静载荷作用下，搭接角焊缝的破裂通常从沿着与垂直平分线重合的最小剖面上开始。对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉（压）力或弯矩，对接焊缝的破坏形式是沿焊缝断裂；焊缝形式破坏形式破坏形式1．焊缝应按被焊件厚度制成相应坡口，或进行一般的侧棱、修边工艺。在焊接前，应对坡口进行清洗整理；焊接3五、焊接件的工艺及设计注意要点2．在满足强度条件下，焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能地取得短些或分段进行焊接，并应避免焊缝交叉；3．在焊接工艺上采取措施，使构件在冷却时能有微小自由移动的可能；4．焊缝在焊后应经热处理（如退火），消除残余应力；5．在焊接厚度不同的对接板件时，应使对接部位厚度一致，以利于焊缝金属均匀熔化；6．设计焊接件时，注意恰当选择母体材料和焊条；7．合理布置焊缝及长度；8．对于那些有强度要求的重要焊缝，必须按照有关行业的强度规范进行焊缝尺寸校核，明确工艺要求和技术条件，并在焊后仔细进行质量检验。焊接坡口形式六、焊接在机器零件中的应用焊接焊接4焊接的减速箱体焊接的齿轮结构由于焊接具有强度高、工艺简单、因联接而增加的质量小等特点，焊接技术的应用日益广泛。在技术革新、单件生产、新产品试制等情况下，采用焊接制造箱体、机架等，一般比较经济。随着焊接技术的发展，许多零件已改变了它们的传统制造方法。一向是铸造出的机座、机壳、大齿轮等零件，已有很大一部分改用了焊接。胶接1胶接胶接用于木材由来已久。随着新型胶粘剂的发展，胶接在金属构件的联接中也日渐增多。一、概述胶接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起且具有一定强度的联接，利用胶粘剂凝固后出现的粘附力来传递载荷。胶粘剂的品种繁多，通常按其使用目的分为三类：结构胶粘剂、非结构胶粘剂和其它胶粘剂。在机械制造中常用的是结构胶粘剂中的环氧树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂等。二、胶粘剂根据胶接件的使用要求及环境条件等选择综合性能良好的胶粘剂。实践表明，胶接接头的抗剪切及抗拉伸能力强，抗剥离和扯离能力弱。设计接头时应尽可能使接头承受剪切或拉伸载荷。三、胶接接头的结构形式及受力状况与焊接相同，胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。详细说明受力形式胶接的应用实例胶接2胶接胶接件的缺陷有时不易发现。有良好的密封性、绝缘性和防腐性。四、胶接的特点与铆接、焊接相比，胶接的主要优点：主要缺点：联接件的材料范围宽广；联接后的重量轻，材料的利用率高；成本低；在全部胶接面上应力集中小，故耐疲劳性能好；抗剥离、抗弯曲及抗冲击振动性能差；耐老化及耐介质(如酸、碱等)性能差；胶粘剂对温度变化敏感，影响胶接强度；过盈联接1过盈联接一、过盈联接的特点及应用过盈联接是利用被联件间的过盈配合直接把被联接件联接在一起。过盈联接的优点：构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下能可靠地工作。主要缺点：装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。过盈联接主要用于轴与毂、轮圈与轮芯、滚动轴承的装配联接。二、过盈联接的工作原理及装配方法当配合面为圆柱面时，可采用压入法或温差法(加热包容件或冷却被包容件)装配。当其他条件相同时，用温差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。装配后包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生了很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。过盈联接三、圆柱面过盈联接设计这种过盈联接时，被联接件的材料、构造和尺寸一般都已初步确定，联接的载荷也已求得。因此，设计的主要问题是：⒈选择具有所需要的承载能力的配合；⒉安排合理的结构；⒊确定对零件配合表面的工艺要求；⒋决定装配方法和提出装配要求等。过盈联接的承载能力取决于联接的摩擦力或力矩和联接中各零件的强度。选择配合时，既要使联接具有足够的固持力以保证在载荷作用下不发生相对滑动，又要注意到零件在装配应力下不致损坏。过盈联接2应用实例过盈联接3过盈联接四、圆锥面过盈联接圆锥面过盈联接在机床主轴的轴端上应用很普遍。装配时，借助转动端螺母并通过压板施力使轮毂作微量轴向移动以实现过盈联接。这种联接定心性好，便于装拆，压紧程度也易于调整。采用这种联接，配合表面不宜擦伤，能传递更大的载荷，尤其是适用于大型被联接件，但对配合面的接触精度要求较高。五、过盈联接的设计计算过盈联接主要用以承受轴向力、传递转矩，或者同时承受以上两种载荷。为了保证过盈联接的工作能力，须作以下两方面的分析计算：在已知载荷的条件下，计算配合面间所需产生的压力和产生这个压力所需的最小过盈量；在选定的标准过盈配合下，校核联接诸零件在最大过盈量时的强度。详细说明