机械设计7过盈连接
过盈连接的设计计算书
提高扩展内容第15章连接设计1. 过盈连接的设计计算教材节简单介绍过盈连接的原理、特点及应用。
鉴于此连接在机械工程中广泛应用，特作如下扩展，供读者参考。
1.1过盈连接的特点及应用过盈连接是利用连接零件间的过盈配合来实现连接的。
这种连接也叫干涉配合．．．．．．连接或紧配合．．．连接．．。
过盈连接的优点是结构简单、对中性好、承载能力大、在冲击载荷下能可靠地工作、对轴削弱少。
其主要缺点为配合面的尺寸精度高、装拆困难。
过盈连接主要用于轴与毂的连接、轮圈与轮芯的连接以及滚动轴承与轴或座孔的连接等。
本节仅介绍圆柱面的过盈连接。
圆柱面过盈连接的设计计算（1）过盈连接的工作原理及装配方法1）过盈连接的工作原理过盈连接是将外径为d的被包容件压入内径为A d的包容件中（图）。
由于配合直径B间有B+∆的过盈量，在装配后的配合面上，便产生了一定的径向压力。
当连接承受A∆轴向力F（图）或转矩T（图）时，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。
a) 圆柱面过盈连接b) 受轴向力的过盈连接c) 受转矩的过盈连接图圆柱面过盈连接的工作原理2）过盈连接的装配方法过盈连接的装配方法有压入法．．．。
．．．和温差法压入法是利用压力机将被包容件直接压入包容件中。
由于过盈量的存在，在压入过程中，配合表面微观不平度的峰尖不可避免地要受到擦伤或压平，因而降低了连接的紧固性。
在被包容件和包容件上分别制出如图所示的导锥，并对配合表面适当加润滑剂，可以减轻上述擦伤。
温差法是加热包容件或（和）冷却被包容件，使之既便于装配，又可减少或避免损伤配合表面，而在常温下即达到牢固的连接。
加热是利用电加热，冷却采用液态空气（沸点为-副1940C）或固态二氧化碳（又名干冰，沸点为-790C）。
温差法可以得到较大的固持力，常用于配合直径较大的连接；冷却法则常用于配合直径较小时。
过盈连接的应用实例见图及。
由于过盈连接拆装会使配合面受到严重损伤，当装配过盈量很大时，装好后再拆开就更加困难。
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。
过盈连接的装配方法
过盈连接的装配方法
过盈连接是一种常见的机械连接方式，它在工程领域中被广泛应用。
在进行过
盈连接的装配时，需要注意一些关键的方法和步骤，以确保连接的质量和稳定性。
本文将介绍过盈连接的装配方法，希望能对相关领域的工程师和技术人员有所帮助。
首先，进行过盈连接的装配前，需要对连接的零件进行精确的测量和加工。
确
保连接的零件尺寸和公差符合设计要求，以避免因尺寸偏差而导致装配困难或连接质量不佳的问题。
其次，在进行过盈连接的装配时，需要选择合适的装配方法。
常见的装配方法
包括热装配、冷装配和压装配等。
在选择装配方法时，需要考虑连接零件的材料和尺寸，以及装配设备的性能和精度要求。
同时，还需要注意装配过程中的温度和压力控制，以确保连接的质量和稳定性。
另外，在进行过盈连接的装配时，需要使用适当的装配工具和设备。
例如，可
以使用专用的装配夹具、加热设备或冷却设备，以提高装配的效率和质量。
同时，还需要使用适当的润滑剂或涂层，以减小装配过程中的摩擦阻力，降低连接零件的磨损和损伤。
最后，在进行过盈连接的装配后，需要进行连接的质量检验和测试。
可以使用
合适的测量仪器和设备，对连接的尺寸、形位公差和连接强度等进行检测和评估。
确保连接的质量符合设计要求，以保证连接在使用过程中的稳定性和可靠性。
总之，过盈连接的装配方法是一个复杂而关键的工程技术问题。
在实际工程应
用中，需要结合具体的连接要求和条件，选择合适的装配方法和工具，确保连接的质量和稳定性。
希望本文介绍的内容能对相关领域的工程师和技术人员有所帮助，谢谢阅读！。
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
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）。
过盈配合标注
过盈配合标注1. 什么是过盈配合标注？过盈配合标注是一种机械制造中常用的标注方法，用于描述零件之间的配合关系。
在机械设计和制造中，零件之间的配合关系非常重要，过盈配合标注可以帮助工程师和操作人员正确理解和处理零件之间的相互作用。
2. 过盈配合的定义过盈配合是指两个零件之间的干涉或压入配合。
在这种情况下，一个零件的尺寸会比另一个零件的尺寸稍微大一些，以便能够实现紧密地连接。
这种紧密连接可以提高机械部件的刚度、精度和传递力矩。
3. 过盈配合标注符号在图纸上，过盈配合通常使用特定的符号来表示。
以下是一些常见的过盈配合标注符号：•H7/g6：表示轴孔直径为H7（公差等级）, 轴直径为g6（公差等级）。
•H7/p6：表示轴孔直径为H7（公差等级）, 轴直径为p6（公差等级）。
•H7/u6：表示轴孔直径为H7（公差等级）, 轴直径为u6（公差等级）。
•H7/n6：表示轴孔直径为H7（公差等级）, 轴直径为n6（公差等级）。
4. 过盈配合标注的重要性正确的过盈配合标注可以确保机械零件的精度和性能。
过大或过小的配合会导致零件之间的松动或夹紧，影响机械部件的使用寿命和精度。
因此，在设计和制造过程中，正确标注过盈配合是至关重要的。
5. 过盈配合标注的步骤下面是一个简单的过盈配合标注步骤：1.确定零件之间的连接关系，即哪个零件充当轴，哪个零件充当孔。
2.根据设计要求选择适当的公差等级。
3.在图纸上使用适当的符号进行标注。
通常，轴孔用大写字母表示，轴用小写字母表示。
4.在图纸上指明具体的公差范围，以便工程师和操作人员能够正确理解和处理。
6. 过盈配合标注的注意事项在进行过盈配合标注时，需要注意以下几点：•确保选择适当的公差等级，以满足设计要求。
•标注清晰明了，以便工程师和操作人员能够直观地理解。
•考虑到材料的热胀冷缩和装配时的变形，预留一定的间隙。
•在标注过程中遵循国际标准，以便与其他国家和地区进行交流和合作。
7. 总结过盈配合标注是机械制造中非常重要的一环。
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，
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四、过盈联接的设计计算(Study by yourself)
已知载荷，计算所需的压力和过盈量； 选定过盈量，校核联接和零件的强度。 装拆压力计算。 装配温度计算。 胀大量和缩小量计算。
1、配合面间所需的径向压力p
（1）传递轴向力F
不产生轴向滑移的条件：F≤Ff ＝Apf＝dlpf
压入法装配 δmin=Δmin+2u
=Δmin+0.8（Rz1+Rz2）
2u——配合面被擦去部分的高度之 和，μm
Rz1 、 Rz2—— 配 合 表 面 微 观 不 平 度 的十点高度，μm
3、强度计算 一是联接的强度； 二是联接零件本身的强度计算
①、由最大δmax求得最大pmax
pmax
d (C1
d
2 d12 2d 2
s1
包容件内表层: 4、装拆压力
pmax
d
2 2
d
2
3d
4 2
d
4
s2
最大压入力发生在压入终了时
Fi＝ f π d l pmax 最大压出力发生在压出开始时
Fo＝（1.3~1.5）Fi ＝（1.3 ~1.5）f π d l pmax
5、温差法装配的装配温度
包容件加热温度t2
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
定心性好 承载能力高 在振动下能可靠工作 装配困难。
三、 过盈联接的装配方法
1、压入法 利用压力机直接把被包容件 压入包容件，在压入过程中， 配合表面微用观于不被平联度接的件峰的尖配会 受到擦伤或合压尺平寸。和过盈量不 大的场合。
2、温差法 加热包容件（或冷却被包容件）。
max
C2 ) 103
E1 E2
压入法装配，为δmax－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:
pmax
d 2 d12 2d 2
B1
2~3
包容件:
pmax
d
2 2
d
2 2
d2 d表层是否处于弹性变形
被包容件内表层:
pmax
所需的径向压力p：
p F
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：
F 2 (2T d )2 p
d 2 max
2 pmaxd2d 2
E2
(d
2 2
d
2)
被包容件内径的缩小量：
d1min
2 pmaxd1d 2 E1(d 2 d12 )
t2
max 0 2d 10 3
t0
被包容取件同冷直却径温间度隙t配1 合
t1
max 0 1d 10 3
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：
dlf
2、最小过盈量
温差法装配的最小过盈量： m in d—配合面公称直径，mm
pd ( C1 E1
C2 E2
) 10 3
p—配合面比压，Mpa
E1、E2 —材料的拉压弹性模量，Mpa
C1、C2—被包容件和包容件的刚性系数
C1
d2 d2
d12 d12
1
C2
d
2 2
d
2 2
d2 d2
2
d1、d2—被包容件的内径和包容件的外径 μ1、μ2—被包容件和包容件的泊松比