機械設(shè)計課件第七章_鉚接、焊接、膠接和過盈聯(lián)接_第1頁
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1、第七章 鉚接、焊接、膠接和過盈聯(lián)接7-1 鉚接7-2 焊接7-3 膠接7-4 過盈聯(lián)接鉚接1一、概述 鉚接是將鉚釘穿過被聯(lián)接件的預制孔中經(jīng)鉚合而成的聯(lián)接方式。其聯(lián)接部分稱為鉚縫。1按接頭型式分有:搭接縫、單蓋板對接縫 和雙蓋板對接縫。 鉚接具有工藝設(shè)備簡單,工藝過程比較容易控制,質(zhì)量穩(wěn)定,鉚接結(jié)構(gòu)抗振、耐沖擊,聯(lián)接牢固可靠等特點。因此,在承受嚴重沖擊和振動載荷的金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接中,如橋梁、建筑、造船、重型機械及飛機制造等工業(yè)部門中得到應用。2按鉚釘?shù)呐艛?shù)分有:單排、雙排和多排。鉚 接鉚縫的結(jié)構(gòu)通常以下面三個方面來分類:3按鉚縫性能分有: 以強度為基本要求的強固鉚縫。 要求有足夠的強度和足夠緊密性

2、的強密鉚縫。 要求有足夠的緊密性的緊密鉚縫。 鉚接2鉚 接鉚釘有空心的和實心的兩大類,且大部分都以標準化。鉚接分冷鉚和熱鉚。二、鉚釘?shù)闹饕愋腿T縫的設(shè)計要點各類鉚釘強度計算主要是材料力學的基本公式。強度計算時,一般假設(shè): 聯(lián)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。 鉚縫不受彎矩作用。 被鉚件結(jié)合面摩擦力略去不計。 被鉚件危險剖面上的拉(壓)應力,鉚釘?shù)募魬?,工作擠壓應力都是均 勻分布的。破壞形式設(shè)計鉚縫時,先根據(jù)鉚縫的破壞形式進行強度計算。釘桿直徑 d12mm 的鋼制鉚釘,通常是將鉚釘加熱后進行鉚接。釘桿直徑 d10mm 的鋼制鉚釘和塑性較好的有色金屬、輕金屬及其合金制成

3、的鉚釘一般在常溫下進行冷鉚。鉚接3鉚 接單排搭接鉚縫的靜強度分析:取圖中寬度等于垂直與受載方向的釘距t的陰影部分進行計算。(1)由被鉚件的拉伸強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度確定的被鉚件能承受的靜載荷(3)由鉚釘?shù)募羟袕姸却_定的鉚釘能承受的靜載荷對于一般的強固鉚縫,上述式中的許用應力可根據(jù)組成鉚縫各元件的材料選取。p2dF 許用應力 焊接1焊 接 焊接是利用局部加熱(或加壓)的方法使被聯(lián)接件接頭處的材料熔融聯(lián)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,應用很廣。 在機械制造中

4、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:對接焊縫和角焊縫兩類。在機械制造中,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2搭接角焊縫通常正面角焊縫只用來承受拉力;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

5、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;焊縫形式破壞形式破壞形式 1焊縫應按被焊件厚度制成相應坡口,或進行一般的側(cè)棱、修邊工藝。在焊接前,應對坡口進行清洗整理;焊接3五、焊接件的工藝及設(shè)計注意要點2在滿足強度條件下,焊縫的長度應按實際結(jié)構(gòu)的情況盡可能地取得短些或分段進行焊接,并應避免焊縫交叉;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焊縫在焊后應經(jīng)熱處理(如退火),消除殘余應力;5在焊接厚度不同的對接板件時,應使對接部位厚度一致,以利于焊縫金屬均勻熔化;6

6、設(shè)計焊接件時,注意恰當選擇母體材料和焊條;7合理布置焊縫及長度;8對于那些有強度要求的重要焊縫,必須按照有關(guān)行業(yè)的強度規(guī)范進行焊縫尺寸校核,明確工藝要求和技術(shù)條件,并在焊后仔細進行質(zhì)量檢驗。焊 接坡口形式六、焊接在機器零件中的應用焊 接焊接4焊接的減速箱體焊接的齒輪結(jié)構(gòu)由于焊接具有強度高、工藝簡單、因聯(lián)接而增加的質(zhì)量小等特點,焊接技術(shù)的應用日益廣泛。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、機架等,一般比較經(jīng)濟。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。一向是鑄造出的機座、機殼、大齒輪等零件,已有很大一部分改用了焊接。 膠接1膠 接 膠接用于木材由來已久。隨著新

7、型膠粘劑的發(fā)展,膠接在金屬構(gòu)件的聯(lián)接中也日漸增多。一、概述 膠接是用膠粘劑直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起且具有一定強度的聯(lián)接,利用膠粘劑凝固后出現(xiàn)的粘附力來傳遞載荷。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。 實踐表明,膠接接頭的抗剪切及抗拉伸能力強,抗剝離和扯離能力弱。設(shè)計接頭時應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,膠接接頭分為對接、搭接和角接頭三種。 膠接2膠 接v膠接件的缺陷有

8、時不易發(fā)現(xiàn)。v有良好的密封性、絕緣性和防腐性。四、膠接的特點與鉚接、焊接相比,膠接的主要優(yōu)點:主要缺點:v聯(lián)接件的材料范圍寬廣;v聯(lián)接后的重量輕,材料的利用率高;v成本低;v在全部膠接面上應力集中小,故耐疲勞性能好;v抗剝離、抗彎曲及抗沖擊振動性能差;v耐老化及耐介質(zhì)(如酸、堿等)性能差;v膠粘劑對溫度變化敏感,影響膠接強度; 過盈聯(lián)接1過盈聯(lián)接一、過盈聯(lián)接的特點及應用過盈聯(lián)接是利用被聯(lián)件間的過盈配合直接把被聯(lián)接件聯(lián)接在一起。 過盈聯(lián)接的優(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。 主要缺點:裝配困難和對配合尺寸的精度要求較高。 過盈聯(lián)接主要用于軸與轂、輪圈與輪芯、滾動軸承的裝

9、配聯(lián)接。二、過盈聯(lián)接的工作原理及裝配方法當配合面為圓柱面時,可采用壓入法或脹縮法(加熱包容件或冷卻被包容件)裝配。當其他條件相同時,用脹縮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。 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,工作時載荷就靠著相伴而生的摩擦力來傳遞。 過盈聯(lián)接三、圓柱面過盈聯(lián)接設(shè)計這種過盈聯(lián)接時,被聯(lián)接件的材料、構(gòu)造和尺寸一般都已初步確定,聯(lián)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。 過盈聯(lián)接的承載能力取決于聯(lián)接的摩擦力或力矩和聯(lián)接中各零件的強度。選擇配合時,既要使聯(lián)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力下不致?lián)p壞。過盈聯(lián)接2 過盈聯(lián)接3過盈聯(lián)接四、圓錐面過盈聯(lián)接圓錐面過盈聯(lián)接在機床主軸的軸端上應用很普遍。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)過盈聯(lián)接。這種聯(lián)接定心性好,便于裝拆,壓緊程度也易于調(diào)整。 采用這種聯(lián)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聯(lián)接件,但對配合

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