产品结构设计-章2

第二章、连接与固定结构设计 2.1 概述

2.2 固定连接结构设计 2.3 活动连接结构设计 2.4 固定结构设计

概述

1.连接与固定结构的功能与种类 2.连接与固定结构的设计要求 固定连接结构设计 1.不可拆固定连接 2.可拆固定连接 3.易装拆固定连接 活动连接结构设计 1.活动连接的种类 2.转动连接结构设计 3.移动连接结构设计 4.柔性连接结构设计 固定结构设计 1.弹性锁扣结构 2.插接结构

概述

1.连接与固定结构的功能与种类

按照结构的主要功能和设计为出发点，连接与固定结构可划分为：不可拆固定连接、可拆固定连接、活动连接和固定结构

2.连接与固定结构的设计要求

总体上讲，各种连接与固定结构在设计上都要求可靠、工作稳定、简单、耐用及便于加工制造。

对不可拆固定连接，设计上一般要求达到一定的连接强度，具有封闭性功能的 结构部件，还要求在一定条件下达到一定的密封效果。

对可拆固定连接，通常要求拆卸中被连接的主题部件尽可能被保护，连接结构不易松动、失效。对经常拆卸的固定连接，应考虑拆卸方便、快速。 对活动连接，主要考虑工作稳定性和使用寿命。

对固定结构，设计上主要考虑固定的可靠性、开启方便性等。

固定连接结构设计 1.不可拆固定连接

焊接（第一章详细描述，此略）

铆接

铆接是在被连接件打适当的孔、穿上铆钉，将铆钉通过打击、挤压等外力变形、压紧端面，从而将被连接件固定在一起的连接方法，如图2-1所示。被铆接的零件一般为平形薄板件。

铆接工艺简单、成本低、抗振、耐冲击、可靠性高，铆钉孔消弱被连接件截面强度。可用于金属、非金属件连接。在承受剧烈冲击振动载荷的构件上或要求热变形小的部位采用铆接是比较合适的选择，如起重机的机架、铁路桥梁、建筑、造船等，飞机机身就是采用铆接连接铝合金板形成的。

铆钉是系列化生产的标准零件，如图2-2所示，选择时可参阅有关设计手册确定。在一般手册中尚查不到，但实践应用上较普遍的新形式铆钉，图2-3给出了几个实例。

铆钉孔的排列设计根据连接设计强度要求，主要考虑铆钉承受的载荷，按照材料力学原理求解。图2-4为制动器摩擦片的铆接设计实例。

胶接

胶接是用胶粘剂将被连接件表面连接在一起的过程，也称粘接。交接与其他连接方式比较，有如下特点：

应力分布均匀，可提高接头抗疲劳强度和使用寿命，提高构件的动态性能。 整个胶接面都能承受载荷，总的机械强度比较高。 减轻结构重量，胶接表面平整光滑。

具有密封、绝缘、隔热、防潮、减震的功能。 可连接各种相同或不同的材料。 工艺简单、生产效率高。

胶接的主要缺点有：强度不然其他形式，耐高、低温性较差，有老化问题。

胶接已广泛用于电器、仪表、小家电及玩具等产品结构中。图2-5所示的铝合金硬盘壳体就是采用胶接方式固定、密封的。

各种胶粘剂的特点及应用如下：

酚醛树脂胶粘剂，韧性好、耐热性较高、强度大。主要用于胶接各种金属、非金属材料，如汽车离合器、飞机的铝合金壁板等。

环氧树脂胶粘剂，强度高、收缩率小、耐介质、绝缘性好、配置简单、使用方便及使用温度范围广（-60~200摄氏度），但脆性较大，耐热性较差。主要用于金属、塑料、陶瓷的胶接。

聚氨酯胶粘剂，特别适用于不同材料的胶接及软材料的胶接，工艺性也较好，可室温固化或加热固化。耐低温性好，但耐热、耐高温性差。

胶接设计的基本原则是：尽可能承受拉伸和剪切应力；尽量避免剥离和不均匀的扯离力；尽量增大胶接面积、提高承载能力；承受强力作用的接头可采用胶接和机械连接的复合接头形式；接头形式要美观、平整、便于加工。

接头形式有对接、斜接、搭接、套接、嵌接及复合接等多种，参见图2-6.图2-7为采用胶接的几个金属切削刀具应用实例。