机械设计基础知识概述
（5）消除焊接残余应力的方法：
重要焊接结构焊后均应进行消除应力处理。常用消除应力退火（也称高温回火）来消除残余应力。一般在炉中加热到600~650℃，保温一定时间后随炉冷却（或空冷），可消除80%以上残余应力。 9、焊接结构的工艺性
焊接结构工艺性包括材料选择、焊缝布置和焊接接头设计。 ① 焊接结构材料的选择
材料不同，焊接的难易程度差别很大，应选择焊接性能良好的金属材料制造焊接结构。低碳钢和强度级别不高的普通低合金钢（如16Mn等）具良好的焊接性，易于保证焊接质量。
不同种类的两种金属焊接难度很大，一般应尽量避免使用。 ② 焊缝布置原则 ? ? ? ? ? ? ?
焊缝位置应便于焊接操作，焊条要能伸到焊接部位。
焊缝应避开应力较大部位，尤其应力集中部位（应力集中的转角位置）焊缝应避免过分集中和交叉。
焊缝设置应尽可能对称，以减少弯曲变形。 尽量减少焊缝长度和数量。
焊缝一般应避开加工部位（或加工表面）。 接头形式选择
多种形式接头，要从变形及应力状态方面进行比较和选择。常见桁架结构多采用搭接接头。薄板气焊多采用卷边接头。
焊缝要避开受力点，如焊缝不宜在转角位置。
③ 接头设计
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? 坡口型式选择 手弧焊常用坡口有I形、V形、X形及U型四种坡口，可用气割、切削加工（刨、车削等）等方法加坡口，不同型式适用于不同厚度金属板焊接。通常，要求焊透的受力焊缝尽量采用双面焊，利于保证质量，不能双面焊的工件可采用单面焊双面成形技术，设计相应的坡口形式。
? 接头断面设计原则
焊接接头两侧板厚或断面应相同或接近，使接头两侧加热均匀。
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对接不同厚度钢板的重要受力接头时，若两板厚度差不超过下表规定，坡口形式和尺寸按厚板选取，若板的厚度差超过表中规定，在厚板上做单面或双面削薄弱，其削薄长度L≥3-4（δ-δ1）。 不同厚度钢板对接的允许厚度差（mm）
较薄的厚度 ≥2~5 ＞5~9 2 ＞9~12 3 ＞12 4 允许厚度差（δ-δ1） 1 （二）螺纹联接
螺纹联接因其构造简单，拆装方便，都已标准化，批量生产，成本低廉，联接可靠，有足够的强度、刚度和自锁性，广泛用于各种金属结构和机构中。 1、螺纹及螺纹联接的主要参数 螺纹的外表面是圆柱螺旋线。圆柱螺旋线是沿着圆柱表面运动的点的轨迹，该点的轴向位移a与相应的角位移a成正比，在圆柱表面上，沿着螺旋线所形成的连续凸起和沟槽称为螺纹。 螺纹由外螺纹和内螺纹组成，按照母体形状，螺纹分为圆柱螺纹和圆锥螺纹。根据牙型可分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺纹。三角形螺纹用于联接，后三种螺纹用于传动。 螺纹的主要参数有： ① 线数：如果有两个以上的动点，同时在同一个圆柱面上作同样的螺旋运动，且轴向为等距分布时，则形成多线螺旋线。螺旋线的条数称为螺纹的线数，用n表示。
② 旋向：点沿圆柱表面运动的角位移方向和轴向位移方向不同，螺旋线有右旋和左旋之分，螺钉顺时针旋入的称为右旋螺纹，逆时针旋入的称左旋螺纹，常用大多数螺纹都是右旋的。
③ 牙型角α，牙型半角α/2：在第 18 页 共 54 页 机械设计基础知识概述
螺纹牙型上，连接牙顶和牙底的侧表面称为牙侧，相邻牙侧间的夹角α叫牙型角。牙侧与螺纹轴线的垂线的夹角α/2叫牙型半角。
④ 外径（大径）d：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径叫螺纹外径（或大径），亦称公称直径。
⑤ 内径（小径）d1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径叫螺纹内径（或小径）。
⑥ 中径d2：指一个假想的中径圆柱的直径，该圆的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
⑦ 螺距P：相邻两牙在中线上对应相点间的轴向距离。
⑧ 导程S：同一条螺旋线上相邻两牙在中线上对应两点间的轴向距离，S=nP， 对单线螺纹而言，因n=1，所以S=P。
⑨ 螺旋升角φ：在中径圆柱上，螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角，
。
tg??nP?d2用于联接的螺纹主要有：普通螺纹与管螺纹。普通螺纹牙型角60°，以外径d为公称直径。同一公称直径可有多种螺距的螺纹。其中最大螺距的螺纹叫粗牙螺纹，其余的都叫细牙螺纹。一般联接常用粗牙螺纹，据公称直径查标准选用。细牙螺纹升角小，自锁性好。细牙螺纹比粗牙螺纹钉杆强度高，但不耐磨，易滑扣，多用于薄壁零件。
管螺纹有牙型角55°的英制细牙螺纹，公称直径为管子内径，还有圆锥管螺纹，牙型角有55°和60°两种，不同填料即可保证联接紧密性。 2、螺纹联接的主要型式，标准联接零件
螺纹联接的主要型式有： ① ②
螺栓联接：当被联接件不太厚时，用普通螺栓贯穿两个（或多个）被螺钉联接，如被联接之一较厚，即可采用螺钉联接。螺钉拧入深度与
联接的孔，再拧紧螺母，此种应用最广。
螺钉及被联接件的材料有关，按等强度条件决定的最小拧入深度可查有关手册。此种联接不适于经常拆卸的联接，经常拆卸可使螺孔磨损导致修理困难及被联接件的报废。 ③
双头螺柱联接：用于被联接件之一较厚而又经常拆装的场合。拆装时设计时注意双头螺柱必须紧固。在拧松螺母时，保证螺柱在螺孔中不得转
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只需卸下螺母，不必拧出螺柱。
机械设计基础知识概述 动。 双头螺柱联接常用的紧固方式如下页图所示： 其中： （a） 利用过盈配合螺纹，拧入螺纹孔，构成旋合全长横向收紧； （b） 利用螺纹收尾部分（不完全螺纹）挤入螺纹孔构成局部横向收紧； （c） 利用挡环端面抵紧螺纹孔，并使螺柱轴向定位； （d） 利用螺柱顶部结构，抵紧螺纹孔底面，构成轴向固紧。 ④ 紧定螺钉联接：将钉拧入一个零件的螺纹孔，使钉的末端顶住另一零件表面或顶入相应的坑穴。它主要用于固定两零件的相互位置，不宜传递很大的力或力矩。 螺纹联接用标准联接件主要有以下六种： ① 螺栓：按加工精度不同分为粗制螺柱和精制螺栓两种。螺栓头部常用的有标准六角头，小六角头、方头??。 ② 双头螺柱：两端均制有螺纹，共拧入机体端的螺纹长度为L1，L1的大小与被联接件的材料有关，当钢对钢连接时，L1=d，当钢对铸铁联接时L1=1.25d和L1=1.5d，当钢对铝合金时L1=2d。 ③ 螺钉：结构形状与螺栓类似，但螺钉头部形式较多，其中内、外六角头可施加较大的拧紧力矩。圆头和十字头都不便施加较大力矩，所以选用的直径
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