机械设计-过盈联接

第六章过盈联接、弹性环联接及铆、焊、粘接,6-1过盈联接,6-2弹性环联接,6-3铆、焊、粘接简介,6-1过盈联接1,6-1过盈联接,二、过盈联接的特点、应用及装配方法,过盈联接:利用被联件间的过盈配合直接把被联接件联接在一起。,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。,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。,一、过盈联接的工作原理,圆柱面过盈联接的装配方法主要有：,会擦伤配合表面。,不会擦伤配合表面。,工作原理：孔与轴配合中，轴的实际尺寸大于孔，两者装配后产生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、圆柱面过盈联接的设计计算,设计圆柱面过盈联接时，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：,1）选择具有所需要的承载能力的配合；,2）安排合理的结构；,3）确定对零件配合表面的工艺要求；,4）决定装配方法和提出装配要求等。,选择过盈联接的配合时，既要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，又要保证到零件在装配应力下不损坏。,此外，还可用液压方法装拆过盈联接，见图6-3。,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：,过盈联接3,过盈联接,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。,1.所需最小径向压力pmin,1）只传递轴向力F时,保证联接不松动，应：,式中：d配合面直径（mm）；,l配合长度（mm）；,P配合面的径向压力（MPa）；,配合面的摩擦因数，见表61。,则,2）只传递转矩T时,保证联接不松动，应：,过盈联接,则,3）同时传递轴向力F和转矩T时,保证联接不松动，应：,则,2.所需的最小过盈量,实际过盈量（m）与接合面上产生的径向压力p（MPa)之间的关系为：,过盈联接4,过盈联接,式中：d配合面的公称直径（mm）；,E1、E2分别是被包容件和包容件材料的弹性模量（MPa）；,1、2分别是被包容件和包容件材料的泊松比，见表62。,C1、C2分别是被包容件和包容件的刚性系数。,式中：d1、d2分别是被包容件的内径和包容件的外径（mm）；,所需最小实际过盈量emin（）按下式计算：,所需最小理论过盈量min（）为：,过盈联接5,3.选择标准配合,过盈联接,所选标准配合的最小过盈量应满足：,所选配合的可能最大实际过盈量emin（）为：,所选配合可能产生的最大径向压力pemin（）按下式计算：,4.被联接件的强度计算,由厚壁圆筒的应力分析理论可知：在配合面的径向压力作用下，被包容件上产生径向压应力r1和周向压应力t1；包容件上产生径向压应力r2和周向拉应力t2，见图66。,过盈联接6,被联接件为塑性材料时，按第四强度理论计算其强度；为脆性材料时，按第一强度理论计算强度。,过盈联接,在可能的最大径向压力pman作用下，两被联接件的强度条件确定如下：,被包容件为塑性材料时：,被包容件为脆性材料时：,式中：s1、b1分别是被包容件的屈服点和强度极限（MPa）；,S安全系数，一般S=23。,包容件为塑性材料时：,包容件为脆性材料时：,过盈联接7,式中：s2、b2分别是包容件的屈服点和强度极限（MPa）；,S安全系数，一般S=23。,过盈联接,4.装拆压力和装配温度,1）采用压入法装配时,最大压入力,最大压出力,2）采用胀缩法装配时,被包容件的冷却温度,包容件的加热温度,式中：t0装配环境的温度（）；,0最小装配间隙（m）；,1、2分别是被包容件和包容件材料的线膨胀系数，查表62。,过盈联接8,6-2弹性环联接,弹性环联接：靠具有圆锥形结合面的内、外弹性钢环挤紧在轴与轮毂之间构成的可拆联接。,装配时，使各结合面相互压紧，并产生径向压力，工作中，靠由此产生的摩擦力传递外载荷。,优点：装拆容易，装配中不会损伤接合面；可多次重复使用；对加工精度的要求低。,缺点：结构比较复杂，沿轴向和径向占用空间比较大。,弹性环对数一般不超过4对。,弹性环对数一般不超过8对。,6-3铆接、焊接、占接简介,一、铆接,铆接：将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成的联接方式。,铆缝的结构通常以下面三个方面来分类：,6-3铆接、焊接、粘接简介,铆缝的结构分类：,分类,按接头型式分,双排,按铆缝性能分,-满足强度要求,-满足强度和紧密性要求,-满足紧密性要求的。,搭接缝,单盖板对接缝,双盖板对接缝,按铆钉排数分,单排,多排,强固铆缝,强密铆缝,紧密铆缝,铆接2,铆接、焊接、粘接简介,热铆接-直径d12mm的钢制铆钉；,铆接工艺分冷铆和热铆：,冷铆接-直径d12mm的钢制铆钉、塑性较好的有色金属及其合金制成的铆钉。,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。,工艺过程比较容易控制，质量稳定;,工艺设备简单;,铆接结构抗振、耐冲击，联接牢固可靠。,铆接、焊接、粘接简介,1焊接：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。,二、焊接,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。,分类：,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。,利用电焊机的低压电流，通过点焊条与被焊件之间形成的电路，在两极间引起电弧，融化被焊部分的金属和焊条，使熔融的金属混合并填充解缝面而形成焊缝。,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。,焊接2,2.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。,3.焊接件常用材料,铆接、焊接、粘接简介,焊接3,2)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)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。,铆接、焊接、粘接简介,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；,4.接件的工艺及设计注意要点,5.焊接在机器零件中的应用,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。,铆接、焊接、粘接简介,粘接1,4）胶接件的缺陷有时不易发现。,5）有良好的密封性、绝缘性和防腐性。,三、粘接,与铆接、焊接相比，胶接的主要优点：,主要缺点：,1）联接件的材料范围宽广；,2）联接后的重量轻，材料的利用率高；,3）成本低；,4）在全部胶接面上应力集中小，故耐疲劳性能好；,1）抗剥离、抗弯曲及抗冲击振动性能差；,2）耐老化及耐介质(如酸、碱等)性能差；,3）胶粘剂对温度变化敏感，影响胶接强度；,铆接、焊接、粘接简介,1.粘接的特点,粘接是用胶粘剂直接把被联接件联接在一起构成的联接。,粘接2,2.常用粘接剂,应根据粘接件的使用要求及环境条件等选择综合性能良好的粘接剂。,3.粘接接头的结构形式及设计要点,粘接接头分为：板接、管接和角接