机械设计,过盈联接

1、第六章第六章 过盈联接、弹性环联接及铆、焊、粘接过盈联接、弹性环联接及铆、焊、粘接 6-1 过盈联接过盈联接 6-2 弹性环联接 6-3 铆、焊、粘接简介 6-16-1过盈联接过盈联接1 1 6-1 过盈联接 二、过盈联接的特点、应用及装配方法二、过盈联接的特点、应用及装配方法 过盈联接过盈联接: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：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：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一、过盈联接的工作原理 圆柱面过盈联接的装配方法圆柱

2、面过盈联接的装配方法主要有： 压入法： 胀缩法（也称温差法）： 会擦伤配合表面。 不会擦伤配合表面。 工作原理：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

3、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： 过盈联接过盈联接3 3 Fdlp 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. 1. 所需最小径向压力所需最小径向压力 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（

4、MPa）； 配合面的摩擦因数，见表61。 则 dl F p min T d dlp 2 2）只传递转矩T 时 保证联接不松动，应： 过盈联接 ld T p 2 min 2 则 2 2 2 d T Fdlp 3）同时传递轴向力F 和转矩T 时 保证联接不松动，应： dl dTF p )/2( 22 min 则 2. 2. 所需的最小过盈量所需的最小过盈量 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： 3 2 2 1 1 10 E C E C pd 过盈联接过盈联接4 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

5、（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。 1 2 1 2 2 1 2 1 dd dd C2 22 2 22 2 2 dd dd C 3 2 2 1 1 minmin 10 E C E C dp e 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： m 所需最小理论过盈量 min（ ）为： m 压入法装配：)(8 . 0 21minminzze RR 胀缩法装配：minmine 过盈联接过盈联接5 5 3. 3. 选择标准配合选择标准配合 过盈联接 所选标准

6、配合的最小过盈量 应满足： min minmin 所选配合的可能最大实际过盈量 emin（ ）为： m 压入法装配：)(8 . 0 21maxmaxzze RR 胀缩法装配：maxmax e 所选配合可能产生的最大径向压力 pemin（ ）按下式计算： PMa min min max max pp e e 4. 4. 被联接件的强度计算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。 过盈联接过盈联接6 6 1max 2 1 2 2 2 s p d

7、d d 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： S p dd d b1 max 2 1 2 2 2 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： s2max 22 2 44 2 3 p dd dd 包容件为脆性材料时： S p dd dd b2 max 22 2 44 2 3 过盈联接过盈联接7 7 式中：s2 、b2 分别是包容件的屈服点和

8、强度极限（MPa）； S 安全系数，一般 S=23。 过盈联接 4. 4. 装拆压力和装配温度装拆压力和装配温度 1）采用压入法装配时 最大压入力最大压入力 maxi dlpF 3 1 0max 01 10 d tt 最大压出力最大压出力 io 5 . 13 . 1 (FF） 2）采用胀缩法装配时 被包容件的冷却温度被包容件的冷却温度 3 2 0max 02 10 d tt 包容件的加热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。 过盈联接过盈联接8 8 6-2 弹性环联接 弹性环联接 ：靠具有圆锥

9、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。 分为： 单向压紧： 双向压紧： 弹性环对数一般不超过4对。 弹性环对数一般不超过8对。 6-36-3铆接、焊接、铆接、焊接、 占接简介占接简介 一、铆一、铆 接接 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：铆缝的结构分类：

10、 分分 类类 按接头型按接头型 式分式分 双双 排排 按铆缝性按铆缝性 能分能分 -满足强度要求满足强度要求 -满足强度和紧密性要求满足强度和紧密性要求 -满足紧密性要求的。满足紧密性要求的。 搭接缝搭接缝 单盖板对接缝单盖板对接缝 双盖板对接缝双盖板对接缝 按铆钉排按铆钉排 数分数分 单单 排排 多多 排排 强固铆缝强固铆缝 强密铆缝强密铆缝 紧密铆缝紧密铆缝 铆接铆接2 2 铆接、焊接、粘接简介 热铆接热铆接-直径直径 d12mm 的钢制铆钉；的钢制铆钉； 铆接工艺分冷铆和热铆：铆接工艺分冷铆和热铆： 冷铆接冷铆接-直径直径 d 12mm 的钢制铆钉、塑性较好的钢制铆钉、塑性较好 的有色金

11、属及其合金制成的铆钉。的有色金属及其合金制成的铆钉。 特点：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、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。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，工艺过程比较容易控制， 质量稳定质量稳定; ; 工艺设备简单工艺设备简单; ; 铆接结构抗振、耐冲击，联接牢固可靠。铆接结构抗振、耐冲击，联接牢固可靠。 铆接、焊接、粘接简介 工件工件2 2 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、焊接二、焊

12、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：分类： 熔化焊熔化焊 压力焊压力焊 钎焊钎焊 - - 电弧焊、气焊、电渣焊。电弧焊、气焊、电渣焊。 -电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。 -锡焊、铜焊。锡焊、铜焊。 接焊接接焊接 发电机发电机 工件工件1 1 焊枪、焊条焊枪、焊条 搭铁搭铁 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

13、结构的成本低，应用很广。 焊接焊接2 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 焊接焊接3 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

14、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在机器零件中的应用 焊接焊接4 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

15、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 粘接粘接1 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、三、粘粘 接接 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。 粘接粘接2 2 2. 2. 常用粘接剂常用粘接剂 应根据粘接件的使用要求及环境条件等选择综合性能