第7章过盈连接
机械设计第十版考点知识点总结
第一章绪论1.机器是用来代替人们体力和部分脑力劳动的工具。
2.机器的基本组成要素是机械零件。
第二章机械设计总论1.原动机部分是驱动整部机器完成预定功能的动力源。
2.执行部分是用来完成机器预定功能的组成部分。
3.传动部分是用来完成运动形式、运动及动力参数转变的。
4.机器的设计阶段是决定机器好坏的关键。
5.设计机器的一般程序：计划阶段、方案设计阶段、技术设计阶段、技术文件编制阶段、计算机在机械设计中的应用。
6.机器的主要要求：使用功能要求、经济性要求、劳动保护和环境保护要求、寿命可靠性的要求。
7.机械零件的主要失效形式：整体断裂、过大的残余变形、零件的表面破坏、破坏正常工作条件引起的失效。
8.设计机械零件时应满足的基本要求：避免在预定寿命期内失效的要求、结构工艺性要求、经济性要求、质量小的要求、可靠性要求。
9.避免在预定寿命期内失效要求：强度、刚度、寿命。
10.机械零件的设计准则：强度准则、刚度准则、寿命准则、振动稳定性准则、可靠性准则。
11.平均工作时间MTTF：对不可修复的零件，其失效前的平均工作时间。
12.平均故障间隔时间MTBF：对可修复的零件，其平均故障间隔时间。
第三章机械零件的强度1.机械中各零件之间力的传递，是通过两个零件的接触来实现的，接触分为外接触和内接触，也可分为点接触和线接触。
2.可以吧一切引起失效的外部作用的参数称为应力，把零件本身抵抗失效的能力称为强度。
第四章摩擦、磨损及润滑概述1.当在正压力作用下相互接触的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑动，或有相对滑动的趋势时，在接触表面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自然现象称为摩擦，产生的阻力称为摩擦力。
2.摩擦分为两类：一类是发生在物质内部，阻碍分子间相对运动的内摩擦；另一类是当相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表面上产生的阻碍相对滑动的外摩擦。
3.仅有相对滑动趋势时的摩擦称为静摩擦。
4.相对滑动进行中的摩擦称为动摩擦。
过盈配合
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。
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。
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
第7章过盈连接-18页PPT精品文档
13s
式中，1—周向应力； 3 —径向应力； s—零件材料的屈服点
对于包容件，其危险应力发生在内表面，由图7
d d
2 2
故 pdd2222 dd22ps2
3 p (负号表示压应力）
被包容件（内 pma表 xd22层 d2d12） s1
⑵联接零件为脆性材料时的强度校核式
失效形式是包容件和被包容件配合表面的断裂。 按第一强度理论（1≤ B）求得允许的最大径向压力
包容件 pmaxd d2 2 2 2 d d2 22 ~ B2 3
被 包容p 件 m ad x2 2d 2 d1 22~ B 1 3
第七章 过盈联接
§7-4 过盈联接
（一）过盈联接的类型及应用
无辅助件的过盈联接
其配合表面有圆柱面和圆锥面，主要用于轴与毂的 联接、轮圈与轮芯的联接以及滚动轴承与轴或座孔 的联接等；
有辅助件的过盈联接
主要借助于辅助件扣紧板（或扣紧环）将重型剖分 式零件沿接缝面联接为一体。目前多为螺栓联接所 取代。
F 2 (2T )2
p
d
dlf
2.过盈联接的最小有效过盈量min
由厚壁圆筒的设计式，可导出联接零件配合面间的压力
p与（理论）过盈量min之间的关系：
mi np(d C E1 1C E2 2)130 m
式中： p—配合面间的径向压力， d—配合的公称直径；
E1、E2—分别为被包容件和包容件材料的弹性模量；
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由式（7-8）~（7-10）可见，当传递的载荷一定时， 配合长度 l 越短，所需的径向力 p 就越大。再由式（711）可知，当 p 增大时，所需的过盈量也随之增大。 因此，为避免在载荷一定时需用较大的过盈量而增加 装配时的困难，配合长度不宜过短。一般 l≈0.9d，但 由于配合面上的应力分布不均，当 l >0.8d 时，应考虑 两端应力集中的影响，采取相应的措施。
7-过盈连接
3)同时承受轴向载荷与扭矩
d2
沿轴向和周向都不产生滑移。
d
径向压力p应满足：
p
F
2
2T
2
d
dlf
2、最小有效过盈量δmin
由材料力学厚壁圆筒可知，
d 潘存云教授研制
1
最小过盈量：
min
pd
C1 E1
C2 E2
103
其中：E1、E2—被包容件和包容件材料的弹性模量；
孔公差带
δma x δmi n
基孔制常用与优先配合的选用
潘存云教授研制
基轴制常用与优先配合的选用
潘存云教授研制
3、过盈连接的强度计算
● 连接的强度 (选择标准 过盈量及径向力) ；
● 连接件本身的强度。
过盈连接装配后，包容件 胀大，被包容件缩小。
在包容件上将产生周向拉 应力和径向压应力；
在被包容件上则产生周向 压应力和径向压应力。
min min 0.8(Rz1 Rz2 )
Rz1 、Rz2 —分别为被包容件和包容件配合表面上微观 不平度的十点高度，单位为: 微米。
根据计算得到的最小有效过盈量δmin 选择一个标准过盈量配合代号。
轴公差带
应注意尽量选择优先配合代号。
最小过盈量：δmin = 轴min - 孔max 最大过盈量: δmax = 轴max - 孔min
圆锥面过盈连接在机床主轴的轴端上应用比较 普遍。装配时，借助转动端螺母并通过压板施力 使轮毂作微量轴向移动以实现过盈连接。 优点：定心性好，装拆方便，压紧程度容易调整， 配合表面不宜擦伤，传递载荷大，尤其是适用于大 型被连接件。 缺点：对配合面的精度要求高，加工成本大。
7-过盈连接
d 2 d12 C1—被包容件的刚性系数: C1 2 2 1 d d1
C2—包容件的刚性系数:
d 22 d 2 C2 2 2 2 d2 d
μ1 、μ2—分别为被包容件和包容件材料的泊松比； 当采用温差法装配时，最小有效过盈量:
min min
当采用压入法装配时，考虑配合表面的微观峰尖将 被擦去或压平一部分，这时最小有效过盈量：
当选用压入法进行装配时，计算最大压入力和压出力：
最大压入力： Fi =fπdlpmax 最大压出力： F0 =(1.3~1.5) Fi = (1.3~1.5) fπdlpmax
由 min C1 C2 3 p d 10 得： E E 2 1
pmax
max
A A-A d
A
曲轴过盈连接组件
二、过盈连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的 尺寸，两者装配后产生径向变形使配合面间产生很 大的压力，靠配合面产生的摩擦力来传递载荷。
过盈量：轴的尺寸减去孔的尺寸。
装配方法： 压入法 温差法 加热包容件 冷却被包容件
当配合面为圆柱面时，温差法能获得较高的摩擦 力或力矩，而压入法会擦伤配合表面。
轴公差带 δmax
孔公差带
δmin
基孔制常用与优先配合的选用
潘存云教授研制
基轴制常用与优先配合的选用
潘存云教授研制
3、过盈连接的强度计算
● 连接的强度 (选择标准 过盈量及径向力) ；
● 连接件本身的强度。 过盈连接装配后，包容件 胀大，被包容件缩小。 在包容件上将产生周向拉 应力和径向压应力； 在被包容件上则产生周向 压应力和径向压应力。 (1)连接零件为塑性材料时的强度计算
键与花键(第7章)
一、型面联接
轴和毂孔有柱形和圆锥形等。 特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，
但加工不方便，需用专用设备，应用较少。另外成形面 还有方形、六边形及切边圆形等，但对中性较差。
二、胀紧联接
如图为弹性环联接——利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩 擦力传递扭矩，有过载保护作用。
联接销——主要用于零件间的联接或锁定，中图，可传递不 大的载荷
安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件 ，右图
1、销联接
圆柱销靠过盈配合固定在 销孔中，经多次装拆会降低定 位精度和可靠性。
圆锥销具有1:50的锥度， 安装方便，定位精度高。
开尾圆锥销在联接时的防松 效果好，适用于有冲击、振动的 场合的联接。
装配方法： 1）压入法—利用压力机将被包容件压入包容件中，由于压
入过程中表面微观不平度的峰尖被擦伤或压平，因而降 低了联接的紧固性 2）温差法——加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤联 接表面，联接牢固。
允许传递的扭矩：
T
1 2
kld[ ]P
T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=h/2
d——轴径（mm）
l——工作长度 A型键：l=L-b B型键：l=L C型键：l=L-b/2
L——公称长度
b）剪切强度条件
N 1000T / d 2 2000T [ ]
bl
bl
bld
2、半圆键联接强度校核
利用两个被联接件本身的过盈配合来实现，一为包容 件，另一为被包容件
无辅助件——用于轴与轮毂联接，轮圈与轮芯的联接及滚动轴 承与轴及座孔的联接
摩擦
力 力矩
轴向固定 周向固定
F/2
第7章过盈联接
§7－1 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、对中性好、承载能力高，在振动下 能可靠地工作，对轴的削弱少。
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
配联接。
正常工作条件：轴向摩擦阻力〉外载荷
∵摩擦力： Ff =πdlpf
∴
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 T 产生周向滑移。即：Mf >T ∵摩擦力矩： Mf =πdlpfd / 2
∴ p≥ 2T/ πd2lpf
由 min
p
d
C1 E1
C2 E2
103
得：
pmax
最大压力：
d
C1 E1
max
C2 E2
103
4.包容件加热及被包容件冷却温度
当选用温差法进行装配时，应按照以下公式计算两
配合件的温度 ：
包容件加热温度 ：
t2
max 2d
0 103
F
p l
d1
d F
p Mf d2
d
c)同时承受轴向载荷与扭矩时
d2
要求联接件沿轴向和周向都不能产生滑移。 d
径向压力p应满足：
p
F2
2T
2
d
dlf
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
濮良贵《机械设计》章节题库(铆接、焊接、胶接和过盈连接)【圣才出品】
第7章铆接、焊接、胶接和过盈连接一、填空题1．设计胶接接头时，应尽可能使胶缝受______或______载荷。
【答案】剪切；拉伸【解析】胶接接头的受力状况有拉伸、剪切、剥离与扯离等。
胶缝的抗剪切及抗拉伸能力强，而抗扯离及抗剥离能力弱。
所以应尽可能使胶缝受剪切或拉伸载荷作用。
2．电弧焊缝大体上可分为______与______两类，前者用于连接______的被焊件，后者用于连接______的被焊件。
【答案】对接焊缝；角焊缝；同一平面内；不同平面内【解析】焊件经焊接后形成的结合部分叫做焊缝。
有同一平面拼接形成的对接焊缝和不同平面拼接形成的角焊缝。
3．在焊接现场，常见焊接工人在焊接结束后，用火焰烘烤焊缝并不断敲击焊接部位，这是为了______。
【答案】降低内应力，改善焊接接头的性能【解析】焊接过程的温度变化以及结构的塑性形变会在焊接的构件内产生焊接应力，常用敲击法降低焊接应力，改善焊缝质量。
4．过盈连接是利用轮毂与轴之间存在______量靠______传递载荷的一种连接。
【答案】过盈；摩擦【解析】过盈连接是一种利用零件间的配合过盈来达到连接目的的连接，过盈配合使得在配合面上产生径向压力，配合面上便产生摩擦阻力或摩擦阻力矩以抵抗和传递外载荷。
5．过盈连接同轴性______，对轴的削弱______，耐冲击的性能______，对配合面加工精度要求______。
【答案】好；少；好；高【解析】过盈配合的特点是结构简单、对中性好、承载能力大、承受冲击性能好、对轴削弱少，但配合面加工精度要求高、装拆不便。
二、问答题1．胶接与铆接、焊接的比较有什么优缺点。
答：（1）与铆接、焊接相比，胶接的优点有：①可以胶接不同性质的材料；②可以胶接异型、复杂部件和大的薄板结构件，以避免焊接产生的热变形和铆接产生的机械变形；③胶接是面连接，不易产生应力集中，故耐疲劳、耐蠕变性能较好；④胶接容易实现密封、绝缘、防腐蚀，可根据要求使接头具有某些特种性能，如导电、透明、隔热等；⑤胶接工艺简单，操作方便，能节约能源，降低成本，减轻劳动强度；⑥胶接件外形平滑，比铆接、焊接和螺纹连接等可减轻重量（一般可减轻20%左右）。
濮良贵《机械设计》(第8版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(铆接、焊接、胶接和过盈连接)【圣才出品
第7章 铆接、焊接、胶接和过盈连接7.1 复习笔记一、铆接铆钉连接（简称铆接）是将铆钉穿过被连接件的预制孔经铆合后形成的不可拆卸连接。
1．铆缝的分类、特性和应用（1）分类按铆钉的排数可分为：单排、双排和多排；按铆缝的性能可分为：强固铆缝、强密铆缝和紧密铆缝；按接头情况可分为：有搭接逢、单盖板对接缝和双盖板对接缝。
（2）特性和应用铆接工艺设备简单、抗振、耐冲击、传力均匀、牢固可靠，但结构一般较为笨重，被铆件的强度削弱较大，铆接时噪音大，劳动条件差。
因此，目前除在桥梁、建筑、飞机制造等部门中采用外，应用已渐减少，并为焊接、胶接所代替。
2．铆缝的受力及破坏形式、强度计算（1）受力及破坏形式铆接主要靠铆钉的剪切和与孔壁间的挤压传递作用力，其失效形式主要有铆钉被剪断、板边被剪坏或被撕裂、钉孔接触面被压坏、板沿钉孔被拉断。
（2）强度计算对于单排搭接铆缝的强度，主要进行静强度分析，包括以下几个方面：①被铆件的拉伸强度条件[]1()F t zd δσ=-②被铆件上孔壁的挤压强度条件2p []F dz δσ=③铆钉的剪切强度条件23[]4d z F πτ=式中，为被铆接件厚度；b 为板宽；d 为铆钉直径；z 为铆钉数目；、、δ[]σp σ⎡⎤⎣⎦分别为被铆接件的许用拉应力、许用挤压应力和铆钉的许用切应力。
[]τ3．铆缝的强度系数被铆件遭到钉孔削弱后的强度与完整时的强度之比，称为铆缝的强度系数，用表示。
ϕ二、焊接焊接是利用局部加热(或加压)的方法使被连接件接头处的材料熔融连接成一体。
1．类型、特性和应用（1）焊接的类型如图7-1（a ）所示，其中，电弧焊中焊缝的基本类型如图7-1（b ）所示。
图7-1（2）特性和应用与铆接相比，焊接具有强度高、工艺简单、附加质量小、劳动条件较好等优点。
另外，以焊代铸可节约金属，降低成本。
因此应用日益广泛。
2．焊接件常用材料及焊条（1）焊接的金属结构件常用的材料：Q215、Q235、Q255等；（2）焊接的零件常用的材料：Q275、15～50号碳钢，以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢。
7.过盈联接
被 包容件
pmax
d 2 d12 B1 2d 2 2 ~ 3
B1 、B2—分别为被包容件和包容件材料的强度极限。
4、过盈连接的最大压入力、压出力
当选用压入法进行装配时，计算最大压入力和压出力：
最大压入力： Fi =fπdlpmax 最大压出力： Fo (1.3~1.5) Fi = (1.3~1.5) fπdlpmax
第7章 铆接、焊接、胶接和过盈连接
§7－4 过盈连接
Fr
向心轴承
§7－4 过盈连接
一、过盈连接的特点及应用 作用： 利用被连接件间的过盈配合直接连接在一起， 又叫紧配合连接。 优点：构造简单、定心性好、承载能力高，能承受 冲击载荷，对轴削弱少。 缺点：装配困难，对配合尺寸的精度要求高。 应用：主要用于轮圈与轮芯、轴与毂孔、滚动轴承的 装配连接。
max 0 t0 被包容件冷却温度: t1 3 1d 10
其中： △0---为了避免配合表面互相擦伤所需要最小间隙；
α1 、α2 －分别为被包容件及包容件材料的膨胀系数； t0 –-环境温度。
第7章 过盈连接 机械设计作业集① 7-4、7-5 （7-17）
潘存云教授研制
d1
C1 C2 3 最小过盈量： min pd 10 E E 2 1 其中：E1、E2—被包容件和包容件材料的弹性模量；
d 2 d12 1 C1—被包容件的刚性系数: C1 2 2 d d1
C2—包容件的刚性系数:
2 d2 d2 C2 2 2 2 d2 d
圆锥面过盈连接在机床主轴的轴端上应用比较
普遍。装配时，借助转动端螺母并通过压板施力 使轮毂作微量轴向移动以实现过盈连接。 优点：定心性好，装拆方便，压紧程度容易调整，
机械设计—— 铆接、焊接、胶接和
胶 接
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。
受力形式Βιβλιοθήκη 四、胶接的特点 与铆接、焊接相比，胶接的主要优点： 连接件的材料范围宽广； 连接后的重量轻，材料的利用率高； 成本低；
胶接2
胶 接
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。 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。
五、焊接件的工艺及设计注意要点
焊接3
焊 接
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； 坡口形式 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．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； 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。
第七章 铆接、焊接、胶接和过盈连接
§7-1 铆 §7-2 焊 §7-3 胶 7-3
接 接 接
§7-4 过盈连接
一、概述 铆接是将铆钉穿过被连接件的预制孔中经 铆合而成的连接方式。其连接部分称为铆缝。 铆缝的结构通常以下面三个方面来分类： 1．按接头型式分有：搭接缝、单盖板对接缝 和双盖板对接缝。 图片说明 2．按铆钉的排数分有：单排、双排和多排。 3．按铆缝性能分有： 以强度为基本要求的强固铆缝。 要求有足够的强度和足够紧密性的强密铆缝。 要求有足够的紧密性的紧密铆缝。
第7章 过盈连接
能产生的摩擦阻力矩 Mf 应大于或等于转矩 T。
Байду номын сангаас
d M f dlpf T 2
2T p 2 d lf
(3)承受轴向力F和转矩T的联合作用
需保证
dlpf F ( d ) 2
2 2
T
故所需径向压力为
2T 2 F ( ) d p dlf
2
2.过盈联接的最小有效过盈量min
d d d1 、 d2—分别为被包容件的内径和包容件外径； 1 、 2 —分别为被包容件与包容件材料的泊松比
2 2 d2 2
C1
d 2 d12 d12
1
C2
2 d2 d 2
2
最小有效过盈量min
当采用压入法装配时，总有一部分表面的波峰被擦平， 使装配后的实际过盈量小于装配前的测量过盈量，为此， 必须适当增大理论过盈量，以保证联接具有足够的紧固 性。即有
2 d2 d 2 2 d2
d
2
p s2
d
2
s2
(*)
对于被包容件，其危险应力也在内表面，该处
2 pd 2 1 2 ， 2 d d1 由 1 3 s1 得
3 0
2 pd 2 s1 (**) 2 2 d d1
2 d2 d 2 2 2d 2
被 包容件
pmax
d 2 d12 B1 2d 2 2 ~ 3
B1 、B2—分别为被包容件和包容件材料的强度极限， MPa
4.过盈联接最大压入力、压出力
最大压入力 最大压出力
Fi fdlpmax
F0 (1.3 ~ 1.5) Fi
5.包容件外径胀大量及被包容件内径缩小 量 2 pmax d 2 d 2
机械设计第7章铆焊胶接过盈连接PPT课件
机械设计
一、概述
§7－1 铆接
铆接是将铆钉穿过被连接件的预制孔中经铆合而成
的连接方式。其连接部分称为铆缝。
铆缝的结构分类：
搭接缝
Created按 型w接 式it头 分h Aspo单双Esve盖盖.aSl板板ulia对d对tei接o接snf缝缝oorn.lNy.ET
潘存云教授研制
3.5 Client 潘存云教授研制
第7章 铆接、焊接、胶接和过盈连接
§7－1 铆接 §7－2 焊接 §7－3 胶Ev接aluation only.
Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Pro.
§Co7p－yr4ight过20盈19-连20接19 Aspose Pty Ltd.
28.11.2020
▲工C艺o过py程ri比gh较t 2容0易19控-2制01，9 A质s量po稳se定Pty Ltd.
▲铆接结构抗振、耐冲击，连接牢固可靠
因此，在承受严重冲击和振动载荷的金属结构的 连接中，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。机械设计
28.11.2020
三、铆缝的受力与破坏形式
Pro.
分 类
按 排Co铆 数py钉 分right 单多双201排排排9-2019 Aspose Pty Ltd.
按铆缝 性能分
强固铆缝 ——满足强度要求 强密铆缝 ——满足强度和紧密性要求 紧密铆缝机械设计——满足紧密性要求的。
28.11.2020
一、概述
§7－1 铆接
铆接是将铆钉穿过被连接件的预制孔中经铆合而成
F
潘存潘云存教云授教研授制研制
F
剪断
CreateFd with AspoEsveF.aSluliadteiosnfoorn.lNy.EFT 3.5 ClientFPro.
机械设计7第7章过盈连接
一、过盈联接(interference fit joint)的类型及应用
无辅助件过盈联接 完全靠被联接件本身的过盈 配合来实现，一为包容件， 另一为被包容件，配合面通 常为圆柱面，也有圆锥面; 车轴与车轮、齿圈与轮芯、 滚动轴承与轴等。
二、过盈配合联接的工作原理
轴径d1大于孔径d 特点：构造简单
dlf
d ——配合面直径 f ——摩擦系数 l ——配合面长度
（2）传递扭矩T
周向不滑移条件：
T≤Mf ＝ d l pf ×0.5 d
＝0.5 d 2l pf
所需的径向压力p：
p
2T
d 2lf
（3）同时承受轴向力F和扭矩T
不产生轴向滑移和周向滑移，所需径向压力：
F2 (2T d)2 p
①、由最大δmax求得最大pmax
pmax
d(C1
max
C2δmax－2u
② 对于脆性材料
主要失效形式是包容件内表层断裂
被包容件:
pmaxd22d2d12
B1
2~3
包容件:
pmaxdd2222
d2 d2
B2
2~3
③ 对于塑性材料
考核承受最大应力的表层是否处于弹性变形
包容件加热温度t2
t2
max0 2d103
t0
被包容取件同冷直却径温间度隙t配1 合
t1
max0 1d103
t0
H7／g6的最小间隙 δmax—标准配合的最大过盈量，μm
△0—防擦伤而留的最小装配间隙， μm
α1、α2—材料的线膨胀系数 t0—装配的环境温度，℃
6、胀大量和缩小量 包容件外径的胀大量：
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§7-4 过盈联接
（一）过盈联接的类型及应用
❖无辅助件的过盈联接
其配合表面有圆柱面和圆锥面，主要用于轴与毂的 联接、轮圈与轮芯的联接以及滚动轴承与轴或座孔 的联接等；
❖有辅助件的过盈联接
主要借助于辅助件扣紧板（或扣紧环）将重型剖分 式零件沿接缝面联接为一体。目前多为螺栓联接所 取代。
⑵联接零件为脆性材料时的强度校核式
失效形式是包容件和被包容件配合表面的断裂。 按第一强度理论（1≤ B）求得允许的最大径向压力
包容件 被 包容件
pmax
d
2 2
d
2 2
d2 d2
B2
2~3
pmax
d 2 d12 2d 2
B1
2~3
B1 、B2—分别为被包容件和包容件材料的强度极限， MPa
4.过盈联接最大压入力、压出力
最大压入力 最大压出力
Fi fdlpmax
F0 (1.3 ~ 1.5)Fi
5.包容件外径胀大量及被包容件内径缩小
量
d2 max
2 pmax d2d 2
E2
(d
2 2
d
2)
mm
d1max
2 pmax d1d 2 E1(d 2 d12 )
mm
6.包容件加热及被包容件冷却温度
包容件加热温度
t2
max 0 2d 103
dlf
（2）传递转矩T，保证不产生周向滑动
当径向压力为 p 时，在转矩 T 的作用下，配合面间所能
产生的摩擦阻力矩 Mf 应大于或等于转矩 T。
Mf
dlpf
d 2
T
p
2T
d 2lf
(3)承受轴向力F和转矩T的联合作用
需保证
dlpf F 2 ( T )2
d 2
故所需径向压力为
F 2 (2T )2
3.过盈联接的强度计算
➢ 联接的强度（计算并选出标 准过盈量以产生必须的径向 力）；
➢ 联接件本身的强度 过盈联接装配后，包容件胀 大，被包容件缩小。因此， 在包容件上将产生周向拉应 力，在被包容件上则产生周 向压应力和径向压应力。应 力大小及分布如右图所示。
⑴ 联接零件为塑性材料时的强度校核式
（二）过盈联接的工作装配方法
▪ 工作原理：过盈联接是将两个联接
件套装起来，其中一个联接件叫包容 件，另一个叫被包容件。二者装配后， 由于结合处的弹性变形和装配过盈量， 将在配合表面上产生很大的正压力。 当联接承受外载荷（轴向力或转矩） 时，配合表面靠此正压力所产生的摩 擦力或摩擦力矩来传递外载荷。
t0
被包容件冷却温度
t1
max 0 1d 103
t0
式中
max—所选标准配合在装配前的最大过盈量，m;
0—装配时为避免配合面擦伤所需的最小间隙，通常采用 间隙配合H7/g6;
1 、2—分别为被包容件及包容件材料的线膨胀系数； t0—装配环境温度 ，℃
量时的强度；——连接零件的强度 ➢ 胀缩法时：需计算加热及冷却的温度； ➢ 压入法时：计算装拆时所需的压入力和压出力。
1.配合面间所需的径向压力
⑴传递轴向力，保证联接不产生轴向滑移
设：过盈配合的公称直径为d； 配合面间的摩擦系数为f； 配合长度为l；
则摩擦阻力为：
Ff dlpf
∵ Ff F ∴ p F
p
d
dlf
2.过盈联接的最小有效过盈量min
由厚壁圆筒的设计式，可导出联接零件配合面间的压力 p与（理论）过盈量min之间的关系：
min
pd (C1 E1
C2 E2
) 103
m
式中： p—配合面间的径向压力， d—配合的公称直径；
E1、E2—分别为被包容件和包容件材料的弹性模量；
C1 、 C2—分别为被包容件的刚性系数和包容件的刚性系数；
要求过盈联接在装配后不产生塑性变形，由第三强度理论
1 3 s
式中，1—周向应力； 3 —径向应力； s—零件材料的屈服点
对于包容件，其危险应力发生在内表面，由图7-26可见
1
p
d
2 2
d
2 2
d2 d2
3 p (负号表示压应力）
故
p
d d
2 2
2 2
d2 d2
p
s2
即
2 pd22
d
2 2
d
min min 2u
2u 0.8(Rz1 Rz2 )
u—配合表面上微观峰尖 被擦去部分之和；
Rz1 、Rz1—配合表面上微 观不平度的十点高度
几点说明
▪ 压入法装配时，用式（7-12）求得 min，而后从国家标
准中选一标准过盈配合，并使之略大于或等于 min；
▪ 胀缩法装配时，配合表面擦伤甚微，可按式（7-11） 计算，即min = min；
▪ 由式（7-8）~（7-10）可见，当传递的载荷一定时，配 合长度 l 越短，所需的径向力 p 就越大。再由式（7-11） 可知，当 p 增大时，所需的过盈量也随之增大。因此， 为避免在载荷一定时需用较大的过盈量而增加装配时 的困难，配合长度不宜过短。一般 l≈0.9d，但由于配 合面上的应力分布不均，当 l >0.8d 时，应考虑两端应 力集中的影响，采取相应的措施。
▪ 装配方法：
压入法； 胀缩法（温差法）；
（三）过盈联接的设计计算
▪ 假定条件：联接零件中的应力处于平面应力状态，应 变均在弹性范围内；材料的弹性模量为常量；联接部 分为两个等长的厚壁筒，配合面上的压力均匀分布。
▪ 计算内容： ➢ 在已知载荷的条件下，计算配合面间所需产生的压力
及其所需的最小过盈量；——连接强度 ➢ 选定标准过盈配合时，校核联接的诸零件在最大过盈
2
s2
(*)
对于被包容件，其危险应力也在内表面，该处
1
2 pd 2 d 2 d12
，
3 0
由 1 3 s1
得
2 pd 2 d 2 d12
s1
(**)
由式（*）和（**）可推得：
包容件（内表层）
pmax
d
2 2
d
2d
2 2
2
s
2
被包容件（内表层）
pmax
d
2 2d
d12
2
பைடு நூலகம்
s1
C1
d2 d2
d12 d12
1
C2
d
2 2
d
2 2
d2 d2
2
d1 、 d2—分别为被包容件的内径和包容件外径；
1 、 2 —分别为被包容件与包容件材料的泊松比
最小有效过盈量min
当采用压入法装配时，总有一部分表面的波峰被擦平， 使装配后的实际过盈量小于装配前的测量过盈量，为此， 必须适当增大理论过盈量，以保证联接具有足够的紧固 性。即有