1、寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,第7章鉚接、焊接、膠接和過盈連接,71鉚接,72焊接,73膠接,74過盈連接,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,71鉚接,一、概述,鉚接是將鉚釘穿過被連接件的預(yù)制孔中經(jīng)鉚合而成的連接方式。其連接部分稱為鉚縫。,鉚縫的結(jié)構(gòu)分類：,分類,按接頭型式分,雙 排,按鉚縫性能分,滿足強(qiáng)度要求,滿足強(qiáng)度和緊密性要求,滿足緊密性要求的。,搭接縫,單蓋板對接縫,雙蓋板對接縫,按鉚釘排數(shù)分,單 排,多 排,強(qiáng)固鉚縫,強(qiáng)密鉚縫,緊密鉚縫,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,71 鉚接,一、概述,鉚接是將鉚釘穿過被連接件的預(yù)制孔中經(jīng)鉚合而成的連接方式。其連接部分稱為鉚縫。,鉚縫的結(jié)構(gòu)

2、分類：,分類,按接頭型式分,雙 排,按鉚縫性能分,滿足強(qiáng)度要求,滿足強(qiáng)度和緊密性要求,滿足緊密性要求的。,搭接縫,單蓋板對接縫,雙蓋板對接縫,按鉚釘排數(shù)分,單 排,多 排,強(qiáng)固鉚縫,強(qiáng)密鉚縫,緊密鉚縫,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,鉚釘有空心的和實心的兩大類，且大部分都以標(biāo)準(zhǔn)化。 （GB863.1 86 、 GB876 86）。,二、鉚釘?shù)闹饕愋秃蜆?biāo)準(zhǔn),在設(shè)計鉚接結(jié)構(gòu)時應(yīng)優(yōu)先選用已標(biāo)準(zhǔn)化的鉚釘。,鉚釘頭的結(jié)構(gòu)：,鉚接后的結(jié)構(gòu)：,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,熱鉚接直徑 d12mm 的鋼制鉚釘；,鉚接工藝分冷鉚和熱鉚：,冷鉚接直徑 d 12mm 的鋼制鉚釘、塑性較好的有色金屬及其合金制

3、成的鉚釘。,特點：,因此，在承受嚴(yán)重沖擊和振動載荷的金屬結(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。,工藝過程比較容易控制， 質(zhì)量穩(wěn)定,工藝設(shè)備簡單,鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊，連接牢固可靠,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,三、鉚縫的受力與破壞形式,剪 斷,壓潰,板邊剪壞,拉斷,撕裂,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,四、鉚縫的設(shè)計要點,強(qiáng)度計算主要是材料力學(xué)的基本公式。,強(qiáng)度計算的假設(shè)前提： 連接的橫向力F通過鉚釘組形心，一組鉚釘中 各個鉚釘受力均等,設(shè)計鉚縫時，先根據(jù)鉚縫的破壞形式進(jìn)行強(qiáng)度計算。, 鉚縫不受彎矩作用, 被鉚件接合面摩擦力略去不計, 被鉚件危險剖面上

4、的拉(壓)應(yīng)力，鉚釘?shù)那袘?yīng)力， 工作擠壓應(yīng)力都是均勻分布的,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,單排搭接鉚縫的靜強(qiáng)度分析：,取圖中寬度等于垂直于受載方向的釘距t的陰影部分進(jìn)行計算。,（1）由被鉚件的拉伸強(qiáng)度確定的鉚縫承受的靜載荷：,（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：,設(shè)：e邊距； t節(jié)距； 板厚；d鉚釘直徑； F陰影部分載荷。,( t-d )為板的截面積,d為擠壓面積,d2/4為鉚釘截面積,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,對于一般的強(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。,式中： 許用拉應(yīng)力; p 許

5、用擠壓應(yīng)力； 許用剪切應(yīng)力。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,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，易實現(xiàn)自動化，且焊接結(jié)構(gòu)的成本低，應(yīng)用很廣。,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：,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。,72焊接,利用電焊機(jī)的低壓電流，通過電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接縫面而形成焊縫。,寧

6、夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,二、電弧焊縫的基本形式,焊縫焊接件經(jīng)焊接后形成的結(jié)合部分。,電弧焊常見的焊縫形式：,角焊縫兩被焊件不在同一平面內(nèi)；,對接焊縫兩被焊件在同一平面內(nèi)；,正接角焊縫,搭接角焊縫,榫頭式,對接角焊縫,卷邊焊縫,塞焊縫,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,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對接焊縫,對接焊縫主要用來承受作用于被焊件所在平面內(nèi)的拉（壓）力或彎矩，對接焊縫的破壞形式是沿焊縫斷裂；,寧夏大學(xué)專用

7、作者： 潘存云教授,2搭接角焊縫,按受力方向分為:,正面角焊縫,側(cè)面角焊縫,混合角焊縫,受力方向與焊縫垂直；,正面角焊縫通常只用來承受拉力;,受力方向與焊縫平行；,受力與焊縫成一角度；,側(cè)面角焊縫和混合角焊縫可用來承受拉力或彎矩。,實踐證明，在靜載荷作用下，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。,正面角焊縫,側(cè)面角焊縫,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,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)對坡口進(jìn)行清洗整 理；,五、焊接件的工藝及設(shè)計注意要點,坡口型式及適用的焊件厚度:,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,2在滿足強(qiáng)度條件下，焊縫的長

8、度應(yīng)按實際結(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)件在冷卻時能有微 小自由移動的可能；,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接板件時，應(yīng)使對接部位厚度 一致，以利于焊縫金屬均勻熔化；,6設(shè)計焊接件時，注意恰當(dāng)選擇母體材料和焊條；,7合理布置焊縫及長度；,8對于那些有強(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。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,六、焊接在機(jī)器零件中的應(yīng)用,由于焊接具有強(qiáng)度高、工藝簡單、因連接而增加的質(zhì)量小等特點，焊接

9、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。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,膠接用于木材由來已久。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)度且不可拆卸的連接，利用膠粘劑凝固后出現(xiàn)的粘附力來傳遞載荷。,73膠 接,應(yīng)用實例：,膠接組合蝸輪,螺紋接套與管件膠接,蜂窩結(jié)構(gòu)填料,蒙皮與型材膠接,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,膠粘劑的品種

10、繁多，通常按其使用目的分為三類：,二、膠粘劑,結(jié)構(gòu)膠粘劑,在機(jī)械制造中常用的結(jié)構(gòu)膠粘劑有如下兩種： 環(huán)氧樹脂膠粘劑； 酚醛樹脂膠粘劑。,種類,（1）結(jié)構(gòu)膠粘劑 在常溫下的抗剪強(qiáng)度一般不低于80MPa，能經(jīng)受一般高、低溫或化學(xué)作用，而不降低其性能，膠接件能承受較大的載荷。,非結(jié)構(gòu)膠粘劑,其它膠粘劑,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,（2）非結(jié)構(gòu)膠粘劑,常用的品種有： 聚胺脂膠粘劑； 酚醛-氯丁橡膠膠粘劑。,() 其它膠粘劑 具有特殊用途的膠粘劑，例如：防銹、絕緣、導(dǎo)電、透明、超高溫、超低溫、耐酸堿等。,品種有： 環(huán)氧導(dǎo)電膠粘劑； 環(huán)氧超低溫膠粘劑。,正常使用時有一定的膠結(jié)強(qiáng)度，但在受到高溫或重載

11、時，性能迅速下降。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,三、膠接接頭的結(jié)構(gòu)形式,與焊接相同，膠接接頭分為對接、搭接和角接頭三種。,主要性能： 膠接強(qiáng)度耐熱性、耐介質(zhì)性、耐老化性等； 固化條件溫度、壓力、保持時間等。,選用原則：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。,影響粘接劑性能的因素： 膠接件的材料、環(huán)境溫度、膠層厚度、工作時間、工藝水平等。,膠接工件材料有：各種碳鋼、合金鋼、鋁、鎂、鈦等合金、玻璃、陶瓷等。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,圓柱形接頭,板件接頭,錐形及盲孔接頭,角接頭,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,四、膠接接頭的受力狀況,實踐表明，膠接接頭的抗剪切及

12、抗拉伸能力強(qiáng)，抗剝離和扯離能力弱。設(shè)計接頭時應(yīng)盡可能使接頭承受剪切或拉伸載荷。,扯離,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,（4）清除表面多余的膠粘劑；,五、膠接的基本工藝過程,（1）清除膠接件表面的油污或氧化層；方法有機(jī)械或化學(xué)處理,（2）按配方比例配制膠粘劑；大多數(shù)膠都是多祖分的,（3）采用適當(dāng)方法涂膠（如噴涂、刷涂等），保證厚 薄合適、均勻無缺、無氣泡；,（6）質(zhì)量檢驗，常用方法有：,（5）按一定條件進(jìn)行固化；,要綜合考慮使用要求、接頭形式、接頭面積、溫度、壓力、時間等因素。, 超聲波探傷, 放射同位素攝影, 激光全息攝影, X光探傷,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,膠接件的缺陷有時不易發(fā)

13、現(xiàn), 有良好的密封性、絕緣性和防腐性,六、膠接的特點,與鉚接、焊接相比，膠接的主要優(yōu)點,主要缺點：, 連接件的材料范圍寬廣, 連接后的重量輕，材料的利用率高, 成本低, 在全部膠接面上應(yīng)力集中小，故耐疲勞性能好, 抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動性能差, 耐老化及耐介質(zhì)(如酸、堿等)性能差, 膠粘劑對溫度變化敏感，影響膠接強(qiáng)度,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授, 從結(jié)構(gòu)上采取防止剝離的措施,七、膠接接頭的設(shè)計要點, 針對工作要求正確選擇粘結(jié)劑, 合理選擇接頭形式, 恰當(dāng)選擇工藝參數(shù), 充分利用膠縫的承載特性，盡可能使膠縫承受剪 切和拉伸載荷，而避免承受扯離，特別是剝離載 荷，不宜采用膠接接頭, 減少

14、膠縫處的應(yīng)力集中，如板材端部切成斜角, 當(dāng)有較大沖擊、振動時，應(yīng)在膠接面之間增加玻 璃布層等緩沖材料,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,一、過盈連接的特點及應(yīng)用,作用： 過盈連接是利用被聯(lián)件間的過盈配合直接把被 連接件連接在一起。,優(yōu)點：構(gòu)造簡單、定心性好、承載能力高，在振動下 能可靠地工作。,缺點：裝配困難和對配合尺寸的精度要求較高。,應(yīng)用：主要用于輪圈與輪芯、軸與轂、滾動軸承的裝 配連接。,74過盈連接,曲軸過盈連接組件,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,裝配方法：,二、過盈連接的工作原理及裝配方法,工作原理：孔與軸配合中，軸的實際尺寸大于孔，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

15、力，工作時載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。,壓入法,溫差法,當(dāng)配合面為圓柱面時，當(dāng)其他條件相同時，用溫差法能獲得較高的摩擦力或力矩，因為它不像壓入法那樣會擦傷配合表面。,冷卻被包容件,加熱包容件,軸的尺寸減去孔的尺寸稱為過盈量。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,三、圓柱面過盈連接,設(shè)計這種過盈連接時，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，既要

16、使連接具有足夠的固持力以保證在載荷作用下不發(fā)生相對滑動，又要注意到零件在裝配應(yīng)力下不致?lián)p壞。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,四、圓錐面過盈連接,圓錐面過盈連接在機(jī)床主軸的軸端上應(yīng)用很普遍。裝配時，借助轉(zhuǎn)動端螺母并通過壓板施力使輪轂作微量軸向移動以實現(xiàn)過盈連接。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，但對配合面的接觸精度要求較高。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,五、過盈連接的設(shè)計計算,過盈連接的主要用來承受軸向力、傳遞扭矩、或者同時承受這兩種載荷。為了保證過盈連接的工作能力，須作以下兩方面的分析計算：,

17、(2) 若選定了標(biāo)準(zhǔn)的過盈配合，校核連接件在最大過 盈量時的強(qiáng)度。,(1) 已知載荷時，配合面需要多大的徑向壓力？以及產(chǎn) 生這個壓力需要多大的過盈量？,1.配合面所需壓力的計算,(1) 傳遞軸向載荷時 要求連接件在軸向載荷F的作用下，不產(chǎn)生軸向滑移。,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,正常工作條件：,(2) 傳遞扭矩時,摩擦力： Ff =dlpf,軸向摩擦阻力外載荷,其中：p徑向壓力；, p F/ dlpf,d配合面公稱直徑；,l配合面長度；,f摩擦系數(shù)。詳見教材表7-5,要求連接件在扭矩T的作用下，不產(chǎn)生周向滑移。即：Mf T,摩擦力矩： Mf =lpfd / 2, p 2T

18、/ d2lpf,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,(3) 同時承受軸向載荷與扭矩時,要求連接件沿軸向和周向都不能產(chǎn)生滑移。,徑向壓力p應(yīng)滿足：,2.最小有效過盈量min的計算,由材料力學(xué)的有關(guān)知識可知，在壓力為p時最小過盈量為：,C1被包容件的剛性系數(shù):,其中：E1、E2被包容件和包容件材料的彈性系數(shù)；,C2包容件的剛性系數(shù):,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,1 2分別為被包容件和包容件的泊松比；,當(dāng)采用溫差法裝配時，最小有效過盈量,Rz1 、Rz1 分別為被包容件和包容件配合表面上微觀不平度的十點高度，單位為: m 。,當(dāng)采用壓入法裝配時，考慮配合表面的微觀峰尖將被擦去或壓平一部分，這時最小過盈量為,根據(jù)計算得到的最小有效過盈量min 選擇一個標(biāo)準(zhǔn)的盈量配合代號。應(yīng)注意盡量選擇優(yōu)先配合代號。,最小過盈： min = 孔max-軸min,最大過盈: max = 孔min-軸max,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,基孔制常用與優(yōu)先配合的選用,寧夏大學(xué)專用 作者： 潘存云教