機械是由零件組成的,各零件之間的關系稱之為連接。連接設計要注意什么問題?
1、被連接件接合面設計要注意的問題
1)接合面應有合理的形狀和足夠大的尺寸。為使兩零件可靠的連接起來,它們的接合面必須緊密貼合。因此兩零件的接合面形狀應簡單,容易得到高精度和緊密的配合,最常見的接合面是平面和圓柱面。
圖1a中兩個零件用凸緣連接,受左方向力矩M,由于接合面在中間接觸面積很小,兩邊有較大空隙,連接螺釘很快松脫,采用圖1b的結構比較合理。
a b
圖1 接觸面應有合理的形狀
2)接合面的位置對連接效果有明顯的影響。如圖2,將長度為L的圓柱形或平面接合面,中間作出長度為L1的凹槽,可避免因加工誤差而產生中間凸起,連接有松動的現場,而保證兩端接觸,連接穩定。
a 圓柱接合面 b 平接合面
圖2 改動接合面形狀,改進連接效果
2、減少接頭的應力集中
1)各堅固件間受力不均勻,堅固件的數量常是比較多的,如固定一個汽缸蓋的要用多個螺釘,應盡量使這些堅固件受力均勻,如提高加工精度,采用配作方法,提高裝配的一致性等。此外還要注意由于變形協調的應力分布不均勻。如圖3示出鉚釘、焊接中堅固件受力不均勻問題。因此在設計中要限制受力方向堅固件數目或焊縫長度,并要求材料有較大塑性,使載荷能得到較大均化。
圖 3
2)連接件引起的應力集中,螺釘、鉚釘連接在零件上鉆孔,皺起運 接要在軸上作鍵槽,不但減小了被連接件的承載面積,而且引起應力集中。為減輕這些應力集中,應選用應力集中較小的方式,如焊、粘、彈性環連接。并采用應力集中較小的結構,如減荷槽等。
3、考慮環境和工作條件的要求
在常溫環境中,沖擊或變載荷條件下工作的汽缸或油缸螺栓,長螺栓和柔度較大,抗沖擊能力強,宜采用圖4b的結構,在高溫環境下,由于螺栓長,熱膨脹量大,螺栓伸長使其預緊力減小,造成泄漏,圖4a適用于這種場合。
a b
圖 4 考慮工作環境設計螺栓連接
4、使連接件受力情況合理
圖5所示的點焊連接應承受剪切載荷,避免在受拉或翻倒力矩的情況下,使點焊受拉力。
圖 5 點焊連接的合理受力