【文章內(nèi)容簡介】 接件的材料有關(guān)，當(dāng)鋼對鋼連接時，L1=d，當(dāng)鋼對鑄鐵聯(lián)接時L1==，當(dāng)鋼對鋁合金時L1=2d。③ 螺釘：結(jié)構(gòu)形狀與螺栓類似，但螺釘頭部形式較多，其中內(nèi)、外六角頭可施加較大的擰緊力矩。圓頭和十字頭都不便施加較大力矩，所以選用的直徑不要過大，一般不超過10mm。④ 緊定螺釘：其頭部和尾部的形式很多，常用尾部形狀有錐端，平端和圓柱端，一般要求尾端要有足夠的硬度。⑤ 螺母：常用六角螺母，亦有粗制和精制之分。按其高度不同分為標(biāo)準(zhǔn)螺母，扁螺母及厚螺母。如要求減輕重量且不常拆卸可用扁螺母，常拆卸時用厚螺母。⑥ 墊圈：常用的附件，放在螺母與被聯(lián)接件之間，可以保護支撐面或防止螺母松脫（彈簧墊圈等）。螺紋緊固件的強度級別國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：螺紋緊固件按其材料機械性能分級，強度級別由數(shù)字表示：螺栓用兩個數(shù)字表示，小數(shù)點前的數(shù)字為材料的抗拉強度σBmin/100，小數(shù)點后的數(shù)字為10，兩個數(shù)字相乘的10倍即為材料的最低屈服極限σSmin（MPa）。螺母用一個數(shù)字表示，為。為防止螺紋副咬死和減少磨損，應(yīng)使螺母的材料級別比螺栓材料的級別低。螺紋聯(lián)接的預(yù)緊與防松按螺紋聯(lián)接裝配時是否擰緊，分為松聯(lián)接和緊聯(lián)接。固定滑輪的聯(lián)接螺栓就是松聯(lián)接的典型例子，這種螺栓只有在承受外載荷時才受到力的作用。實際應(yīng)用中，絕大多數(shù)聯(lián)接在裝配時就需要擰緊，此時螺栓所受的力叫預(yù)緊力。預(yù)緊可增加聯(lián)接剛度，緊密性和提高防松能力。聯(lián)接螺紋標(biāo)準(zhǔn)件都能滿足自鎖條件。螺母或釘頭與被聯(lián)接件支撐面間的磨擦力也有助于防止螺母松脫。但是，如果溫度變化大或承受沖擊荷載，或振動都會使螺母逐漸松脫，設(shè)計時必須按工作條件及可靠性要求，結(jié)構(gòu)特點考慮設(shè)置防松裝置。這種防松裝置一般可分為三類：① 利用磨擦力防松，彈簧墊圈是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的防松零件，但因彈力不均而不十分可靠。還可用雙螺母防松。還可用鎖緊螺母防松。鎖緊螺母上端開口后徑向收口，擰緊后張開，靠螺母彈性鎖緊，簡單可靠，可多次拆裝，用于較重要場合。② 利用聯(lián)接件的形狀防松利用附加聯(lián)接件的形狀，或改變螺紋副的形狀使螺紋副不能相對轉(zhuǎn)動。其作法有：178。 六角槽螺母設(shè)置開口銷，安裝時在螺桿末端鉆孔（指開口銷）可用于承受沖擊線載荷變化較大的聯(lián)接。178。 單耳止動圈：將其一邊彎起貼在螺母側(cè)面上，另一邊彎下貼在被聯(lián)接件的側(cè)壁上，防松可靠。178。 三聯(lián)止動墊圈：將三個螺母擰緊后把墊圈的兩邊分別扳起貼在三個螺母的側(cè)面上，使三個螺母彼此制約。178。 串聯(lián)鋼絲：用于螺釘數(shù)目不多且排列較密的聯(lián)接，注意鋼絲穿聯(lián)方向，圖中右圖方向合理，防松效果，但安裝費時。178。 端面沖點：屬于永久止動，用于不擬拆卸的螺紋聯(lián)接。③ 利用附加材料防松，如將螺母焊在釘桿上，側(cè)面焊死，或用粘合劑涂在螺紋表面，不僅防松還可密封。螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的因素① 從加工看，聯(lián)接接合面的幾何形狀應(yīng)盡量簡單，常使螺栓組的形心與聯(lián)接面的形心相重合。最好有兩個對稱軸，加工計算都方便。通常采用條狀或環(huán)狀接合面，減少加工量和接合面不平的影響，同時增加聯(lián)接剛度。② 受力矩作用的螺栓組，螺栓布置盡量遠(yuǎn)離對稱軸，同一圓周上螺栓數(shù)目應(yīng)采用4，6，8，12……便于劃線和分度。③ 螺栓受力要合理，對受橫向載荷的普通螺栓可采用減荷裝置。或改用鉸制孔螺栓，盡量避免螺栓受附加彎曲載荷（如支承面不平，螺母孔不正，被聯(lián)接件剛度小，聯(lián)接機體孔偏斜等）。④ 裝配時使每個螺栓的預(yù)緊力一樣，使接合面產(chǎn)生均布壓力。因此相鄰螺栓的中心距t一般應(yīng)小于10d。對有緊密性要求的聯(lián)接，要按有關(guān)規(guī)定設(shè)計t值。t值大小還要考慮扳手的活動空間，因此t值也不能太小。螺栓組受力情況① 受橫向載荷的螺栓組聯(lián)接：包括螺栓組連接、普通螺栓聯(lián)接和鉸制孔用螺栓聯(lián)接。對普通螺栓聯(lián)接，螺栓預(yù)緊后在結(jié)合面間產(chǎn)生壓緊力，靠磨擦力抵抗橫向外載荷。對鉸制孔用螺栓聯(lián)接，在橫向外載荷作用下，螺栓桿承受剪切和擠壓。② 對受旋轉(zhuǎn)力矩的螺栓組聯(lián)接，其受力情況與橫向載荷基本相同。③ 受軸向載荷的螺栓組聯(lián)接：多螺栓受力均勻，其軸線相同，設(shè)想螺栓均布，每個螺栓受外載荷相同。④ 受翻轉(zhuǎn)力矩的螺栓組：翻轉(zhuǎn)趨勢與M轉(zhuǎn)向相同。當(dāng)M作用后0~0左側(cè)的螺栓被拉緊，軸向拉力增大，右側(cè)的螺栓被放松，螺栓的預(yù)緊力QP減小。圖（b）為在預(yù)緊力作用下，接合面間的擠壓應(yīng)力分布圖。圖（c）為翻轉(zhuǎn)力矩作用下，接合面間的擠壓應(yīng)力分布圖。圖（d）為不考慮受載螺栓預(yù)緊力變化時，翻轉(zhuǎn)力矩產(chǎn)生應(yīng)力與預(yù)緊力合成后，擠壓應(yīng)力的分布圖。由圖看出，接合面左邊緣擠壓應(yīng)力最小，右邊緣擠壓應(yīng)力最大。螺栓聯(lián)接設(shè)計時，不論其受什么樣外載荷，均先求出螺栓組受的總合力，然后再進行單個螺栓的強度計算。提高螺栓聯(lián)接強度的措施① 改善螺紋牙間載荷分配不均現(xiàn)象從剛度變形來分析，在力的傳遞過程中，螺栓受拉，螺距增大，而螺母受壓螺距減小，兩者螺距的變化差要靠旋合螺紋的彎剪變形來協(xié)調(diào)補償。研究情況表明，從螺母支承面算起第一圈紋牙變形最大，第二圈次之，以后遞減，因此采用圈數(shù)過多的螺母并不能提高聯(lián)接強度。為改善螺紋牙上載荷分布的不利情況，常采用的方法有：178。 設(shè)懸置螺母，使母體和螺栓都受拉，減少螺距變化差，使螺紋牙上載荷分布均勻。178。 用內(nèi)斜螺母，螺母旋入端制成10176。~15176。的內(nèi)斜角，原受力大的下面幾圈螺紋牙受力點外移，剛性隨之減小，載荷上移，使載荷分布趨于均勻。178。 環(huán)槽螺母，螺母開割凹槽，造成螺母部分受拉，作用同設(shè)懸置螺母。這些措施加工復(fù)雜，只適用于重要場合。② 減少螺栓應(yīng)力幅受交變載荷的螺栓聯(lián)接來說，增加螺栓長度、減小螺桿橫截面積或減小螺桿材料的彈性橫量E都可降低螺桿剛度，如采用柔性螺栓。 減少應(yīng)力集中，在螺栓的螺紋牙上、螺紋收尾處、過渡圓角處、桿截面變化處都有應(yīng)力集中。其中螺紋牙根的應(yīng)力集中影響很大，可增大牙根的圓角半徑，如將r==，螺栓聯(lián)接強度可提高24~40%。此外加大釘頭釘桿過渡圓角，切制卸載槽及采用卸載過渡，螺紋收尾退力槽等均可減少集中應(yīng)力。這些措施的缺點是增加了成本，只在重要聯(lián)接時使用。④ 避免附加應(yīng)力如支撐面不平、螺母孔不正、被聯(lián)接件打孔不在一條直線上，被聯(lián)接件剛度過小，鉤頭聯(lián)接，都使聯(lián)接產(chǎn)生附加應(yīng)力，設(shè)計中要加以避免。⑤ 采用合理的制造工藝制造工藝對螺栓的疲勞強度有很大影響，加工時螺紋表面層中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力應(yīng)想辦法消除。滾壓螺紋比車制螺紋工藝好。車制螺紋把本來表面質(zhì)量較好的棒料車去，金屬纖維也被車去不合理，而滾壓螺紋是利用材料的塑性成形，滾壓后金屬組織緊密，螺紋工作時力流方向與材料纖維方向一致，其強度比車制螺紋提高40—95%。對螺紋表面氮化，氰化等表面硬化處理也可提高螺栓的疲勞強度。第三章 金屬制造工藝簡介金屬制造工藝的分類：熱加工包括鑄造、鍛壓和焊接。冷加工，亦稱為金屬切削加工，包括刀具切削加工（其中有車削加工、鉆鏜加工、刨削、插削、拉削、銑削加工，磨料切削加工；齒輪齒形的加工）。下面分別進行簡單介紹。（一）鑄造鑄造的過程是將液態(tài)金屬澆注到鑄模中，待其冷卻后獲得一定形狀和性能的鑄件。這是金屬在液態(tài)下的成形方法。鑄造可以生產(chǎn)形狀復(fù)雜、特別是內(nèi)腔復(fù)雜的毛壞坯，尺寸和重量不受限制。既可單件生產(chǎn)，也可批量生產(chǎn)，使用的材料大部分來源廣泛，價格低廉，還可用廢料和廢零件，因此成本低。鑄件與零件形狀、尺寸接近，加工余量小。鑄件的缺點是工序繁多，工藝過程控制難度大。由于金屬冷卻時產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，易出現(xiàn)缺陷，因此質(zhì)量不穩(wěn)定；由于其內(nèi)部組織粗大不勻，其機械性能不如鍛件高。目前還存在勞動強度大，勞動條件差的問題。鑄造生產(chǎn)方法分為砂型鑄造和特種鑄造兩大類，以砂型鑄造為主。砂型鑄造目前大部分砂型還是手工制作的。砂型鑄造主要用于鑄鐵、鑄鋼、鑄銅、鑄鋁等材料的鑄件生產(chǎn)。進行鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計，要考慮鑄造工藝及金屬鑄造性能的要求，防止產(chǎn)生縮孔、縮松、澆不足，冷隔、變形及裂紋等缺陷，應(yīng)注意以下問題： ①鑄件要有合理壁厚及結(jié)構(gòu)斜度，鑄件壁厚盡可能均勻。②鑄件壁的連接：鑄件壁連接處要有結(jié)構(gòu)圓角。避免交叉和銳角連接，厚壁與薄壁的銜接要逐步過渡。③鑄件應(yīng)避免過大的水平面。④為防止鑄件翹曲變形，對較大的平板鑄件及壁厚不均勻的長形箱體，應(yīng)將其設(shè)計成對稱形狀或增加肋板來提高其剛度。⑤避免鑄件收縮受阻如常見輪形鑄件，輪輻為偶數(shù)，直線形。但是對于收縮率較大的合金，因應(yīng)力過大有時會產(chǎn)生裂紋。為防止裂紋，可制成彎曲輪輻，以借輪輻或輪緣的微量變形，減少內(nèi)應(yīng)力。⑥按順序凝固原則設(shè)計鑄件結(jié)構(gòu)圖示鑄鋼殼體，將其改成右面的樣子，在殼體底部76mm保持均勻壁厚，往上逐步增加壁厚，直到與法蘭盤相接，保證了殼體按順序凝固，不再產(chǎn)生縮松缺陷了。特種鑄造① 熔模鑄造，以蠟為材料制模，又叫“失蠟制造”，能鑄造各種有色及黑色金屬鑄件。② 金屬型鑄造，模型可反復(fù)使用4萬次，鑄件有較好的精度（達(dá)到IT12~IT14），表面光潔，少加工或不加工即可使用，可機械化生產(chǎn)。③壓力鑄造：壓鑄機壓室內(nèi)澆注液態(tài)或半液態(tài)金屬，充填鑄型，并在高壓下成形和結(jié)晶。常用壓鑄比壓為5~150MPa，金屬流速達(dá)5~100m/s。效率高易實現(xiàn)自動化，產(chǎn)品質(zhì)量好，實現(xiàn)少屑和無屑加工，成本低。④低壓鑄造。⑤離心鑄造：金屬液加入旋轉(zhuǎn)的鑄型中。（二）鍛壓包括鍛與沖壓，在外力作用下使金屬產(chǎn)生塑性變形，一般要在高溫下進行。鍛造分為自由鍛和模鍛兩大類。沖壓加工的對象是金屬薄板，一般在常溫下進行，故又稱為板料沖壓或冷沖壓。自由鍛將坯料放在設(shè)備（自由鍛錘或水壓機）的上、下抵鐵之間，因坯料在壓力作用下是自由流動的，故稱為自由鍛。 按使用設(shè)備和鍛造力性質(zhì)不同，自由鍛分為錘上自由鍛和水壓機上自由鍛，大型鍛件要在水壓機上進行。 自由鍛產(chǎn)品尺寸精度低、加工量大，材料消耗多，生產(chǎn)率低，勞動條件差，勞動強度大，只有在單件、小批量生產(chǎn)才是合理的。模鍛模鍛時將坯料放在鍛模膛內(nèi)，使工件壓力成形。按照使用設(shè)備不同，模鍛分為錘上模鍛，曲柄壓力機上模鍛、平鍛機上模鍛，螺旋壓力機上模鍛及其他專用設(shè)備上模鍛。模鍛生產(chǎn)率高，工件表面光潔，尺寸精度高，材料利用率高，鍛件內(nèi)部，鍛造流線分布更加合理，提高了使用壽命，可鍛軟復(fù)雜零件，操作簡單，易于實現(xiàn)機械化，成本較低，常用于中小型鍛件的批量生產(chǎn)。板料沖壓利用裝在沖壓機床上的沖模對金屬板料加工，使之變形或分離，從而獲得零件或毛坯。板料坯料通常是厚度在1~2mm以下的薄板一般不加熱。板料沖壓的原材料要具有良好的塑性和較低的抗變形能力，如低碳鋼、合金鋼、銅、鋁。沖壓件重量輕，剛度好、結(jié)構(gòu)輕巧、質(zhì)量穩(wěn)定，互換性好。操作簡單，易于機械化和自動化，且成本低。由于沖壓模具制作成本高，大批量生產(chǎn)才是合理的。其他壓力加工方法擠壓形成，使用的壓力大，金屬變形量大，可制作多種材料，多種形狀的金屬工件，且精度高、機械性能好，可機械化自動化。輥軋成形：如輥軋、熱軋齒輪、輾環(huán)。精密模鍛，經(jīng)向鍛造、高速錘鍛造等。（三）切削加工 切削加工分為鉗工和機械加工兩大類。 鉗工一般為手工操作，主要有劃線、鏨削、鋸削、銼削、刮削、鉆孔和鉸孔、攻絲和套扣等，機械裝配和修理也屬鉗工范圍。 機械加工按所用切削工具，又分為兩類：一類是利用刀具進行加工的，如車削、鉆削、鏜削、刨削、銑削等；另一類是用磨料進行加工的；如磨削、銜磨、研磨、超精加工等。機械加工必須有刀具，如車刀、刨刀、插刀、銳刀、鏜刀等，磨削用的刀是砂輪。車削加工車削加工用機床有普通機床、立式車床、轉(zhuǎn)塔車床、仿形車床、自動車床及各種專用車床。車削能加工的表面有端面、外圓、內(nèi)圓、錐面、螺紋、回轉(zhuǎn)成形面、回轉(zhuǎn)溝槽及滾花等，使用范圍廣泛，加工表面精度好，且易保證零件加工表面的位置精度，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)成本低。鉆鏜加工①鉆床加工：常用設(shè)備有臺式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床等，能進行鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲、锪孔和锪凸臺等。②鏜床加工：主要設(shè)備是臥式鏜床。鏜床可鉆孔、擴孔、鉸孔、切槽、車外圓、車端面和銑平面、其中鏜孔是主要的。由于鏜床上有精確的定位裝置，適合對箱體機座、支架等形狀復(fù)雜大型零件孔系進行定位和加工，是機械加工的關(guān)鍵性設(shè)備，是其他設(shè)備不能取代的。鏜床加工范圍廣泛，能獲得較高的加工精度和較低的粗糙度，其缺點是生產(chǎn)效率低。刨削、插削和拉削①刨削用來加工平面、刨床分牛頭刨和龍門刨兩種。刨床能加工的平面有水平面、垂直面、斜面，還能加工溝槽（直角槽、V形和T形槽、燕尾槽）和直線成形面。刨削機床的主運動為往復(fù)直線運動，有空引程，且每一往復(fù)中伴有兩次沖擊，限制了刨削速度，生產(chǎn)率較低。②插削可看作是“立式刨床”，主要用于加工孔內(nèi)鍵槽、方孔、多邊形孔、花鍵孔及某些零件的外表面。插削使用的設(shè)備是插床。③拉削的設(shè)備是拉床。拉刀的直線移動為主運動。拉削無進給運動，其進給是靠接刀的每齒升高量來實現(xiàn)的。所以拉削可看作是按高低順序排列的，多把刨刀進行的刨削。拉削一般用于作精加工，且一次行程即達(dá)到精度要求，能加工拉削平面、半圓弧面和一些組合面。拉刀是一種定形刀具，拉削一次就完成粗切、精切、較準(zhǔn)和修光工作，是一種精加工方法、效率高。但拉刀制造復(fù)雜、成本高，不能加工臺階孔、盲孔和特大孔，只適宜加工一種規(guī)格的孔或鍵槽。銑削加工合銑削加工是用銑刀的旋轉(zhuǎn)和工件的移動來實現(xiàn)的，是平面加工的主要方法之一。設(shè)備有臥式銑床、立式銑床、龍門銑床、工具銑床及各種專用銑床。銑床可加工平面（水平面、垂直面、斜面）、溝槽（直角槽、鍵槽、角度槽、燕尾槽、T形槽、圓弧槽）和成形面。還能進行孔加工（包括鉆、擴、鉸、鏜孔）和分度工作。磨料切削加工磨料是用分布在砂輪表面上為數(shù)甚多的磨料進行切削的。磨削方法有：外圓磨、內(nèi)圓磨、平面磨、螺紋磨削，此外高精度及高效率磨削方法有：精密度削、超精磨削，鏡面磨削，高速磨削、寬砂輪磨削、緩進深切磨削、金鋼石磨輪與立方氮化硼輪磨削。通用磨床有普通外圓磨床，萬能外圓磨床、內(nèi)圓磨床、平面磨床和無心磨床。光整加工簡介光整加工指研磨、珩磨、超精加工和拋