过盈配合

d
A
曲轴过盈联接组件
二、过盈联接的工作原理及装配方法 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。 轴的尺寸减去孔的尺寸称为过盈量。 压入法
装配方法：
温差法
加热包容件 冷却被包容件
当配合面为圆柱面时，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。
被铆件许用挤应力[σp] 400 420
被铆件许用切应力[τ] 180 180
采用冲孔或各被铆件分 开钻而不用样板时， [σ]、[σp] 降低20%； 角钢单边铆接时，各许 用应力降低25%。
§7－2 焊接
一、概述 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。 熔化焊 --电弧焊、气焊、电渣焊。 分类： 压力焊 --电阻焊、摩擦焊、爆炸焊。 钎 焊 --锡焊、铜焊。 焊枪、焊条 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 工件2 接焊接 产生电弧热将金属加热并熔化的 搭铁 发电机 焊接方法。 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。
d
t
e
F
（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：
F (t d ) F δ 1
δ
F
F2 d [ p ]
（3）由铆钉的剪切强度确定的铆 钉能承受的静载荷：
F3
d 2 [ ]
4
F (t d ) F2 d [ p ] F3 1
▲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。
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。
三、铆缝的受力与破坏形式
F 剪 断
F F F
F
F
压溃
F
板边剪坏 F
拉断
F
撕裂
F
四、铆缝的设计要点
第7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
§7－1 铆接
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。 铆缝的结构分类： 搭接缝 按接头 单盖板对接缝 型式分 双盖板对接缝 单 排 分 按铆钉 双 排 类 排数分 多 排 强固铆缝 --满足强度要求 按铆缝 强密铆缝 --满足强度和紧密性要求 性能分 紧密铆缝 --满足紧密性要求的。
五、过盈联接的设计计算 过盈联接的主要用来承受轴向力、传递扭矩、或者 同时承受这两种载荷。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：
1) 已知载荷时，配合面需要多大的径向压力？以及产 生这个压力需要多大的过盈量？ 2)若选定了标准的过盈配合，校核联接件在最大过 盈量时的强度。 F
1.配合面所需压力的计算 a)传递轴向载荷时 要求联接件在轴向载荷F的作 用下，不产生轴向滑移。
5）按一定条件进行固化； 6）质量检验，常用方法有：
▲ X光探伤； ▲ 超声波探伤； ▲ 放射同位素摄影； ▲ 激光全息摄影。
六、胶接的特点 与铆接、焊接相比，胶接的主要优点： ▲ 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； ▲ 有良好的密封性、绝缘性和防腐性。
侧面角焊缝 B A A B
k
L
k k
h
B---B
h
F
l
F
F
B
F
M
五、焊接件的工艺及设计注意要点 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；
坡口型式及适用的焊件厚度:
20~50
0~15
≤5
70˚ 2~3 2~4 70˚
35~45˚
5~40
12~40
按铆缝 性能分
二、铆钉的主要类型和标准 铆钉有空心的和实心的两大类，且大部分都以标准化。 （GB863.1-86 、 GB876-86）。 在设计铆接结构时应优先选用已标准化的铆钉。 铆钉头的结构：
铆接后的结构：
铆接工艺分冷铆和热铆： 热铆接----直径 d≥12mm 的钢制铆钉； 冷铆接----直径 d ＜ 12mm 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：
其它胶粘剂
1）结构胶粘剂 在常温下的抗剪强度一般不低于80MPa，能经受 一般高、低温或化学作用，而不降低其性能，胶接件 能承受较大的载荷。
在机械制造中常用的结构胶粘剂有如下两种： 环氧树脂胶粘剂； 酚醛树脂胶粘剂。
2）非结构胶粘剂 正常使用时有一定的胶结强度，但在受到高温或 重载时，性能迅速下降。 常用的品种有： 聚胺脂胶粘剂； 酚醛-氯丁橡胶胶粘剂。 2）其它胶粘剂 具有特殊用途的胶粘剂，例如：防锈、绝缘、导电、 透明、超高温、超低温、耐酸碱等。 品种有： 环氧导电胶粘剂； 环氧超低温胶粘剂。
2~4
2~3
≥50
20~50
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Baidu Nhomakorabea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；
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。
§7－1 铆接
铆缝的结构分类：
按接头 型式分 分 类 按铆钉 排数分
搭接缝
单盖板对接缝 双盖板对接缝 单 排 双 排 多 排 强固铆缝 --满足强度要求 强密铆缝 --满足强度和紧密性要求 紧密铆缝 --满足紧密性要求的。
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。
六、焊接在机器零件中的应用 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。
d 2 [ ]
4
式中：[σ]--许用拉应力; [σp]-- 许用挤压应力； [τ]--许用剪切应力。 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。
组成强固铆缝各元件的静载荷许用应力
许用应力/Mpa 元件材料
Q215
Q235 Q255
说 明
被铆件许用拉应力[σ] 200 210
圆柱形接头
板件接头
锥形及盲孔接头
角接头
四、胶接接头的受力状况
F F F F
拉伸 F
F
剪切
F
剥离
扯离
F
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。
五、胶接的基本工艺过程
1）清除胶接件表面的油污或氧化层；
2）按配方比例配制胶粘剂； 3）采用适当方法涂胶（如喷涂、刷涂等），保证厚 薄合适、均匀无缺、无气泡； 4）清除表面多余的胶粘剂；
T
p
Mf
d2
p≥ 2T/ πd2lpf
d
c)同时承受轴向载荷与扭矩时 要求联接件沿轴向和周向都不能产生滑移。 径向压力p应满足：
p 2T 2 F d dlf
2
d2 d
d1
2.最小有效过盈量δmin的计算 由材料力学的有关知识可知，在压
力为p时最小过盈量为： min pd C1 C2 103 E E2 1 其中：E1、E2—被包容件和包容件材料的弹性系数；
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。
切和拉伸载荷，而避免承受扯离，特别是剥离载 荷，不宜采用胶接接头；
▲ 从结构上采取防止剥离的措施； ▲ 减少胶缝处的应力集中，如板材端部切成斜角； ▲ 当有较大冲击、振动时，应在胶接面之间增加玻
璃布层等缓冲材料
§7－4 过盈联接
一、过盈联接的特点及应用 作用： 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。 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。 应用：主要用于轮圈与轮芯、轴与毂、滚动轴承的装 A A-A 配联接。
p p
正常工作条件：轴向摩擦阻力〉外载荷
∵摩擦力： Ff =πdlpf
F
p l d1 d F
∴
p≥ F/ πdlpf
其中：p—径向压力； d—配合面公称直径； l—配合面长度； f—摩擦系数。 b)传递扭矩时 要求联接件在扭矩T的作用下， 不产生周向滑移。即：Mf >T ∵摩擦力矩： Mf =πlpfd / 2 ∴
主要性能： 胶接强度----耐热性、耐介质性、耐老化性等； 固化条件----温度、压力、保持时间等。 影响粘接剂性能的因素： 胶接件的材料、环境温度、胶层厚度、工作时间、 工艺水平等。
胶接工件材料有：各种碳钢、合金钢、铝、镁、 钛等合金、玻璃、陶瓷等。
选用原则：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。 三、胶接接头的结构形式 与焊接相同，胶接接头分为对接、搭接和角接头三种。
设计铆缝时，先根据铆缝的破坏形式进行强度计算。
强度计算的假设前提：
▲ 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；
▲ 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。
▲ 被铆件结合面摩擦力略去不计；
▲ 铆缝不受弯矩作用；
强度计算主要是材料力学的基本公式。
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。 设：e—边距； t—节距； F δ--板厚；d—铆钉直径； F—阴影部分载荷。 （1）由被铆件的拉伸强度确 定的铆缝承受的静载荷：
焊接齿轮
§7－3 胶 接
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且 不可拆卸的联接，利用胶粘剂凝固后出现的粘附力来传递载荷。
应用实例：
胶接组合蜗轮
螺纹接套与管件胶接
蒙皮与型材胶接
蜂窝结构填料
二、胶粘剂 胶粘剂的品种繁多，通常按其使用目的分为三类： 种类 结构胶粘剂； 非结构胶粘剂；
工件1
二、电弧焊缝的基本形式 焊缝--焊接件经焊接后形成的结合部分。工件1 电弧焊常见的焊缝形式： 角焊缝----两被焊件不在同一平面内； 对接焊缝----两被焊件在同一平面内；
正接角焊缝
焊缝
工件2
双面式 封 底 焊 缝 V型焊缝 卷边焊缝
单面式
搭接角焊缝
榫头式
对接角焊缝
塞焊缝
三、焊接件常用材料 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。 四、 焊缝的受力及破坏形式 1．对接焊缝 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；
F F
δ
l
F
F
δ δ
l
F
2．搭接角焊缝
正面角焊缝 受力方向与焊缝垂直； 按受力方向分为: 侧面角焊缝 受力方向与焊缝平行； 混合角焊缝 受力与焊缝成一角度；
k u≥ 4δ
A---A
B
k
A A 正面角焊缝 正面角焊缝通常只用来承受拉力; 侧面角焊缝和混合角焊缝可用 来承受拉力或弯矩。 M 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。
主要缺点： ▲ 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；
▲胶接件的缺陷有时不易发现。
七、胶接接头的设计要点
▲ 针对工作要求正确选择粘结剂； ▲ 合理选择接头形式； ▲ 恰当选择工艺参数； ▲ 充分利用胶缝的承载特性，尽可能使胶缝承受剪