《机械连接》PPT课件.ppt

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1、第7章 机械零件的连接,主要内容,第一节 连接的分类与要求第二节 可拆连接第三节 不可拆连接,7.1 连接的分类与要求,7.1.1 连接的分类根据连接结构的特点可分为：1.可拆连接：零件可反复拆装，不影响设备使用性能。2.永久连接（不可拆连接）：拆开后至少有一个零件被损坏。根据连接零件的性质可分为：机械零件与机械零件的连接和光学零件与机械零件的连接。连接的要求 1)足够的连接强度；2)连接精度（零件之间足够准确的相对位置）；3)连接结构的可靠性（振动和冲击下不松动）；4)连接工艺性好（连接方便）；5)满足特殊要求（密封，绝缘，导电.）。,7.2 可拆连接,螺钉和螺纹连接销钉连接 键连接,可拆连

2、接的主要型式 可拆连接主要有螺钉（包括螺栓）和螺纹连接、销钉连接和键连接等,7.2.1螺钉和螺纹连接,螺钉连接利用连接零件把被连接零件连接在一起 a.螺栓连接 b.螺钉连接 c.双头螺栓连接,螺钉和螺纹连接的基本要素都是螺纹,螺栓连接,用于被连接零件不太厚的情况,螺钉连接,用于连接零件之一比较厚，或由于结构原因，不便安装螺母时，直接在该被连接零件上制出螺孔，把螺钉拧入，构成连接。,双头螺栓连接,为了避免带螺孔的被连接零件因经常拆而使螺孔受到损坏，可采用双头螺栓连接,螺纹连接利用被连接零件本身所具有的螺纹，直接进行连接,粗牙和细牙普通螺纹 当粗牙螺纹和洗牙螺纹具有相同的公称直径时，细牙螺纹具有较

3、小的螺距和螺纹深度，适于作薄壁零件（如光学仪器中镜筒等）和薄板零件上的螺纹。由于细牙螺纹螺旋升角较小，因而具有较强的防松能力。专用联接螺纹,连接螺纹的主要类型,2）显微镜物镜螺纹 国际通用特殊标准螺纹，牙型角55o，专用于显微镜上物镜组件与镜管的连接，以便于更换不同倍率的物镜,3）圆柱管螺纹 多用于水、煤气管路，以及润滑和电气管路系统的连接，螺纹牙型角55o。圆柱管螺纹的公称直径不等于螺纹大径，而近似等于管子的孔径。一般使用英制，如：G1/2,(1)螺钉连接零件的型式 螺钉、螺栓、螺母、垫圈等 出于防锈、美观的考虑，螺钉会进行电镀（镀铬、锌）、发黑等处理,2.螺钉连接零件的型式及应用,(2)应

4、用 基本用途连接零件和固定零件 其它用途调节零件位置、作为转动零件的心轴、与直线运动零件组成导轨等。,3.螺钉连接的结构设计,1）连接零件型式的选定（1）螺钉连接型式,圆柱头螺钉,球面圆柱头螺钉,沉头螺钉,2）确定螺钉直径、长度、数量及排列形式,当拧入材料厚度不够时可采用下列结构：,螺钉的长度，取决于通孔的被连接零件1的厚度h和螺钉拧入零件2的深度l,h应大于螺钉螺尾或退刀槽长度，当h太大时可用螺钉头沉入零件1的方法；l的长度根据母材而定：拧入钢或青铜中时l=d，拧入铸铁中l=（1.25-1.5）d，拧入铝中l=（1.5-2.5）d。,螺钉的数量及排列形式,数量根据零件的结构和形状而定。螺钉按

5、圆周排列时，不少于三个；连接窄片零件，可用1-2个；大而薄的且要求密封的零件，螺钉数目适当增加。考虑扳手空间的大小、制造方便。采用的螺钉类型和规格尽可能少。,3）被连接零件的定位,（1）利用两个定位销定位,（2）利用圆柱配合面和一个定位销定位,单个螺钉连接的防转结构,5）螺钉放松和防丢失的结构,（1）用增加摩擦力的方法防松,（2）用机械固定的方法防松,（3）用粘结方法防松,（4）防止螺钉丢失的结构,应用在受力不大的情况下,7.2.2销钉连接,1.销钉的类型和应用类型:圆柱销、圆锥销、槽销、销轴、开口销作用：定位、连接、保安全,圆柱销：结构简单。制造时易于达到较高的精度，因此主要用于定位销，靠过

6、盈固定在被连 接零件上，不宜多次拆卸。圆锥销：用作连接零件来传递一定扭矩。圆锥销具 有1：50的锥度，因锥度很小，在承受横向 载荷时可以自锁，有时也在定位零件，能 经受多次拆装而不影响性能。缺点是销钉孔 需要锥形铰刀铰制。2.销钉连接的结构设计 1）根据结构要求选定销钉类型 2）根据结构条件选定销钉尺寸（表7-1）,3.销钉连接的防松,7.2.3键连接,键主要用于轴和轴上零件之间的连接，实现周向固定以传递转矩，有时也能实现轴向定位或者轴向滑动导向。1.键的类型、特点和应用,平键,半圆键,斜键,1）平键,普通平键：用于轮毂与轴没有相对轴向移动的连接（静连接）,两侧是工作面,平键,导键和滑键：用于

7、轮毂需要沿轴向移动的连接（动连接）移动距离大时，宜用滑键,2）半圆键,优点：工艺性好缺点：键槽比较深应用：主要用于锥形轴的辅助装置连接和小载荷的连接,两个侧面是工作面,3）斜键楔键,靠摩擦力传递转矩，并能承受单方向的轴向力。适于定位精度要求不高，转速较低的连接中。,楔键上下两面都是工作面,2.键连接的设计与计算（1）选型（2）确定尺寸和材料（3）强度计算载荷较大时，进行验算,挤压强度条件剪切强度条件许用应力：表72,键连接,花键连接齿侧面是工作面特点：承载能力高，对轴的削弱小，联接零件与轴的对中性好，导向精度高等。应用：定心精度高，载荷大，轴上零件经常滑移的场合,矩形花键,渐开线花键,7.3

8、不可拆连接,不可拆连接的主要连接型式有：焊接、铆接、压合、铸合、胶接；主要特点：结构简单、工作可靠、结构紧凑、成本低；应用：不影响精密机械与仪器的制造、装备、检修及使用的要求下，应优先采用不可拆连接。,1）焊接 定义：是利用加热（有时还需加压），使两个及以上的金属件在连接处的原子或分子相结合的一种不可拆连接方法 分类：按照加热方法和焊接过程的特点可分为：熔焊（气焊、电弧焊、电渣焊等）、压焊（电阻焊、摩擦焊、感应焊、冷压焊）和钎焊。精密仪器中主要应用的是：电阻焊（点焊、缝焊、对焊）、钎焊,（1）电阻焊 定义：又称接触焊，利用电流通过焊件接头的接触面及邻近区域产生的电阻能热，将被焊金属加热到局部熔

9、化或达到高温塑性状态，在外力的作用下形成牢固的焊接接头的工艺过程，称为电阻焊。分类：根据焊接头的形状电阻焊可分为：点焊、缝焊和对焊,点焊 定义：两工件由棒状铜合金电极压紧后通电加热，在工件之间生成椭球状的熔化核心，切断电流后该核心冷凝而形成熔核，它便成为连接两工件的点状焊缝。,优点：生产效率高，成本低，焊件在焊接后的变形及物理性质变化小。缺点：不能得到气密性的连接，且焊点处留有难以去除的电极痕迹,应用：焊接薄板零件。焊件的厚度一般为0.056mm，有时可扩大至10mm，甚至30mm。焊件数量最好是2件，一般不超过3件。,缝焊 缝焊与点焊的区别：缝焊是以圆盘状铜合金电极(滚轮电极)代替点焊的棒状

10、电极。焊接时，滚轮电极压紧工件的同时，并作波动。使工件产生移动。电极在滚动过程中通电，每通一次电就在工件间形成一个焊点。连续通电，在工件间便出现相互重叠的焊点，从而形成连续的焊缝，亦可断续通电或滚轮电极以步进式滚动时通电获得重叠的焊点。应用：缝焊接头也须是搭接，由于焊缝是焊点的连续，所以用于焊接要求气密或液密的薄壁容器，如油箱、水箱、暖气包、火焰筒等。焊接件厚度：钢质零件在2mm以下，有色金属在1.5mm以下。,对焊 定义：把焊件整个接触面焊接在一起的连接。对焊一般按加压及通电方式的不同可分为：电阻对焊、闪光对焊、滚对焊。电阻对焊与闪光对焊均是基本的对焊方法。焊接时把焊件分别夹持在两对夹具之间

11、，将焊件的两端面对准，并在接触处通电加热进行焊接。电阻对焊与闪光对焊的区别：操作方法不同，电阻对焊是焊件对正加压后再通电加热；而闪光对焊则是先向焊件通电，而后使焊件接触建立闪光过程进行加热。,电阻对焊,闪光对焊,电阻焊优点：a.两金属是在压力下从内部加热完成焊接的，无论是焊点的形成过程或结合面的形成过程，其冶金问题都很简单。因此，焊接时无需焊剂或气体保护，也不需使用焊丝、焊条等填充金属，便可获得质量较好的焊接接头，其焊接成本低。b.由于热量集中，加热时间短，故热影响区小，变形和应力也小。通常焊后不必考虑矫正或热处理工序。c.操作简单，易于实现机械化和自动化生产，无噪声及烟尘，劳动条件好。d.生

12、产率高，在大批量生产中可以与其他制造工序一起编到组装生产线上。只有闪光对焊因有火花喷溅需要作适当隔离。,电阻焊缺点：a.目前尚缺乏可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和破坏性试验来检查，以及靠各种监控技术来保证。b.点焊和缝焊需用搭接接头，增加了构件的重量，其接头的抗拉强度和疲劳强度均较低。c.设备功率大，机械化和自动化程度较高，故设备投资大，维修较困难。大功率焊机馈电网负荷困难，若是单相交流焊机，则对电网的正常运行有不利的影响。,（2）钎焊 钎焊是利用钎料把零件连接在一起的连接，它与熔焊方法不同，钎焊时母材不熔化，采用比母材熔化温度低的钎料，加热温度采取低于母材固相线而高于钎料液相线的

13、一种连接方法。当被连接的零件和钎料加热到钎料熔化，利用液态钎料在母材表面润湿、铺展与母材相互溶解和扩散和在母材间隙中润湿、毛细流动、填缝与母材相互溶解和扩散而实现零件间的连接。钎焊还能用加热的方法将零件拆卸，并可重新钎焊。,钎焊优点：钎焊加热温度较低，对母材组织和性能影响较小；钎焊接头平整光滑，外形美观；焊件变形较小，尤其是采用均匀加热（如炉中钎焊）的钎焊方法，焊件的变形可减小到最低程度，容易保证焊件的尺寸精度；某些钎焊方法一次可焊成几十条或成百条钎缝，生产率高；可以实现异种金属或合金、金属与非金属的连接。,钎焊缺点：钎焊接头强度比较低；耐热能力比较差；耐蚀能力差；装配精度要求高。,钎料的分类

14、 钎料按其熔化温度范围分为软钎料和硬钎料。前者熔点在450以下，后者熔点在450以上。又根据组成钎料的主要元素把这两类又细分为各种基的钎料。软钎料有：铋基、铟基、锡基、铅基、镉基、锌基等钎料。硬钎料有：铝基、银基、铜基、锰基、镍基、金基、钛基等钎料。,钎剂 钎焊时使用的熔剂称钎剂（钎焊焊剂）。它是保证钎焊过程顺利进行和获得致密接头不可缺少的焊接材料之一。钎剂的作用：1)清除钎料和母材表面的氧化物；2)保护焊件和液态钎料在钎焊过程中免受氧化；3)改善液态钎料对焊件的润湿性。,2)铆接定义：利用铆钉或被连接件之一上的铆钉作用的铆接颈产生局部变形，形成铆钉头，把零件连在一起的方法。,（1）铆接原则

15、制成铆钉头的过程中，由于铆接力的作用，被连接零件的连接处也会发生变形，为了尽量减少被铆接零件在铆接时的损伤，应注意以下原则：a.铆钉材料的弹性模量小于被连接零件的弹性模量，且被连接零件的弹性模量尽可能大，而铆钉的弹性模量尽可能小；b.尽可能增大被连接零件的的支承面；c.尽可能减小铆接力,铆接,减小铆接力的铆接结构,空心铆钉铆接,空心铆接颈铆接,收铆铆接结构,（2）铆接种类和铆接形式 按使用要求不同，铆接可分为两种：a.活动铆接(铰链铆接)活动铆接的结合部位可以相互转动，例如：手用钳、剪刀、划规等工具的铆接。b.固定铆接 固定铆接的结合部位是固定不动的。按铆接方法不同，铆接还可分三种：a.冷铆冷

16、铆是指铆接时，铆钉不需加热，直接全部镦出铆合头。因此铆钉材料必须具有较高的延展性。直径在8 mm以下的钢制铆钉都可用冷铆方法铆接。,b.热铆 热铆是指把铆钉整个加热到一定温度，然后再铆接。因铆钉受热后塑性好，容易成型，并且在冷却后铆钉杆收缩，更加大了结合强度。所以在热铆时把孔径放大0.5 mm1 mm，使铆钉在热态时容易插入。直径大于8 mm的钢铆钉大多用热铆。c.混合铆 用混合铆铆接时，只加热铆钉的铆合头端部。对细长的铆钉，常采用这种方法，以免铆接时铆钉杆弯曲。,(3)铆钉直径和长度的确定a.铆钉直径的确定 铆接时铆钉直径的大小与被连接板厚度、连接形式及被连接板材料等多种因素有关。当被连接板

17、材厚度相同时，铆钉直径一般等于板厚的1.8倍。当被连接板材厚度不同而搭接连接时，铆钉直径一般等于最小板厚的1.7倍。标准铆钉的直径可按GB152.1-88表中对照圆整。,b.铆钉长度的确定 铆钉长度与铆接板料厚度和铆合头形状有关。铆接时铆钉所需的长度应等于铆接板料总厚度与铆钉伸出长度之和。铆钉杆的伸出长度必须合适，过长或过短都会造成铆接废品。经验证明：钉杆长度按下式确定 半圆头铆钉：L=+(1.251.5)d 沉头铆钉：L=+(0.81.2)d 式中：铆接板厚之和，mm；L钉杆长度，mm；d钉杆直径，mm。当铆合头质量要求较高时，应通过试铆确定。,(4)手工铆接方法：a.半圆头铆钉的铆接过程

18、把工件彼此贴合按划线钻孔孔口倒角铆钉插入孔内用压紧冲头压紧板料(图a)镦粗铆钉伸出部分(图b)，初步锤打成形(图c)最后用罩模修整(图d)。,b.沉头铆钉的铆接过程 沉头铆钉的一种是用成品沉头铆钉铆接，另一种是用圆钢截断后代用。用圆钢截断后作铆钉的铆接过程：前四个步骤同半圆头铆钉的铆接过程在正中镦粗面1和2铆面2铆面1修平高出平面部分，如用成品沉头铆钉铆接，只要将铆合头一端的材料，经铆打填平沉头座即可。,c.空心铆钉铆接过程将铆钉插入孔内用样冲(或类似的冲头)冲一下(图a)用特别的冲头使翻开的铆钉贴严于工件(图b)。,（5）铆钉常见拆卸方式：,3）压合,定义：利用两零件配合面的过盈，把零件压入

19、另一个零件构成的连接。,分类：精密机械中常采用的压合连接有：光面压合连接和滚花压合连接。,光面压合连接,滚花压合连接,a.光面压合连接定义：被连接零件表面为光滑圆柱形。压合前零件轴的直径略大于孔的直径，过盈量的大小直接影响连接强度。,光面压合连接的方法：常温压入；加热包容件；冷却被包容件；加热包容件同时冷却被包容件。,精密仪器中常采用常温下压入。,光面压合连接是一种可以达到很高精度的连接方法，连接精度主要决定于轴和孔的形状误差。为了获得较高的连接精度和可靠度，连接应有足够的长度，压入部分的长度根据表7-3选取。,b.滚花压合连接 定义：被连接零件上滚有花纹的压合连接。应用：当连接面尺寸小时，按

20、照过盈配合公差制造配合面公差比较困难，而成本也较高，因此需要用压合连接方法连接小尺寸零件时，常采用滚花压合连接。,花纹滚压在较硬的轴类零件上，压入后轴上凸起的花纹嵌入圆柱孔内表面，将零件连接在一起。滚花以后，花纹顶圆直径将大于轴的原始直径，直径增加数值与零件材料和环纹的节距有关，材料硬，直径增加越小，设计时花纹顶圆直径增加d=(0.250.5)p，p为节距。滚花压合承受轴向力能力不强，有轴向力的情况下需要另外的支承面（轴肩或者铆接）。精度低（同轴度和轴向位置）,4）铸合：,定义：是把尺寸较小但具有一定性能要求的零件（嵌件）铸入另一零件（基本零件）的一种联接方法。材料嵌件：金属或合金基本零件：金

21、属材料，非金属材料,铸合联接结构力或力矩作用下，嵌件和基本零件不致产生相对移动或转动。防止相对移动：在嵌件上作出任意形状的凸块或凹坑防止相对转动：可在嵌件上滚花，滚花节距参考：当镶嵌件直径5mm时，滚花节距0.5mm 当镶嵌件直径5mm时，滚花节距0.8mm,5）胶接,定义：利用胶粘剂把零件粘合在一起的联接方法。优点：可以胶接各种金属材料，也可以胶接非金属材料，以及把金属材料和非金属材料胶接在一起。胶接表面光滑、平整、美观，胶接处应力分布均匀，避免了铆接、焊接、螺钉联接时存在的应力集中现象。胶接时，被联接零件一般不需要加热，即使需要加热，加热温度也较低，这就保证了被联接零件材料性质不致改变。因而，联接极薄的零件时，也不致产生变形。胶接能满足如绝缘密封防腐蚀等使用要求，有的胶接还能达到很高的透明度，这对于光 学零件的联接极为重要。胶接结构简单，重量轻，不削弱零件的强度。,缺点：随着使用温度的增高，胶结的强度会降低。胶接的表面须经仔细的清洁处理。胶接固化的时间一般比较长，胶接后不能立即使用。,胶粘剂 不同种类的胶粘剂有不同的物理化学性质，而且所能粘合的材料也不同，所以应根据实际粘接材料和工作条件来选择，选择是可参阅有关资料和手册。,胶接结构,The End,