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绪论 1

第1章 塑性材料常识 4

1.1 基础树脂 4

1.1.1 热塑性塑料 4

1.1.2 热固性塑料 5

1.2 基本结构 5

1.2.1 结晶结构 5

1.2.2 非结晶结构 6

1.2.3 液晶聚合物 6

1.3 均聚物与共聚物 7

1.4 增强材料 7

1.7 物理性能 8

1.7.1 密度与相对密度 8

1.6 添加剂 8

1.5 填料 8

1.7.2 弹性 9

1.7.3 塑性 10

1.7.4 延展性 10

1.7.5 韧性 10

1.7.6 脆性 11

1.7.7 缺口敏感性 11

1.7.8 各向同性 14

1.7.9 各向异性 14

1.7.10 吸水性 14

1.7.11 模塑收缩性 15

1.8 机械性能 16

1.8.1 法向应力 16

1.8.2 法向应变 16

1.9.2 蠕变试验 17

1.9.1 定义 17

1.8.3 应力-应变曲线 17

1.9 蠕变 17

1.9.3 蠕变曲线 18

1.9.4 应力松弛 19

1.10 冲击性能 21

1.11 热性能 21

1.11.1 熔点 21

1.11.2 玻璃化转变温度 22

1.11.3 热变形温度 22

1.11.4 热膨胀系数 22

1.11.5 导热性 22

1.11.6 热对机械性能的影响 23

2.2 安全系数的应用 25

2.2.1 设计安全系数 25

第2章 安全系数 25

2.1 安全系数定义 25

2.2.1.1 设计静态安全系数 26

2.2.1.2 设计动态安全系数 26

2.2.1.3 设计时间安全系数 26

2.2.2 材料性能安全系数 27

2.2.3 加工过程安全系数 28

2.2.4 操作条件安全系数 28

3.1.1 比例极限 29

3.1.2 弹性应力极限 29

第3章 塑料材料的力学性能 29

3.1 拉伸强度 29

3.1.3 屈服应力 30

3.1.4 极限应力 30

3.2 压缩应力 30

3.3 剪切应力 31

3.4 扭应力 32

3.5.1 拉伸应变 33

3.5.2 压缩应变 33

3.5 伸长率 33

3.5.3 剪切应变 34

3.6 真应力和真应变与工程应力和工程应变 34

3.7 泊松比 35

3.8 弹性模量 37

3.8.1 杨氏模量 37

3.8.2 正切模量 37

3.8.3 割线模量 37

3.8.4 蠕变(表观)模量 38

3.8.5 剪切模量 38

3.8.6 弯曲模量 39

3.8.7 各种模量的应用 39

3.9.2 实验 40

3.9.4 最大法向应力 40

3.9.3 等效应力 40

3.9.1 定义 40

3.9 应力关系 40

3.9.5 最大法向应变 41

3.9.6 最大剪切应力 41

3.9.7 最大变形能 42

3.10 结论 43

4.1.2 非线性材料 44

4.1.1 线性材料 44

4.1 材料分析 44

第4章 非线性分析 44

4.2 几何结构 45

4.2.1 线性几何结构 45

4.2.2 非线性几何结构 45

4.3 有限元分析(FEA) 46

4.3.1 FEA 法的应用 46

4.3.2 FEA 法的应用步骤 46

4.4 结论 47

4.3.3 最常用的有限元软件 47

第5章 塑料装配技术 48

5.1 超声波焊接 48

5.1.1 超声波设备 48

5.1.2 声极头设计 51

5.1.3 超声波焊接技术 53

5.1.4 控制方法 55

5.1.5 焊接的一般问题 59

5.1.6 接缝结构 63

5.1.6.1 对接接缝结构 63

5.1.6.2 剪切接缝结构 65

5.2 超声波(热)铆接 67

5.2.1 标准铆接结构 67

5.2.2 齐平面铆接结构 68

5.2.3 球面铆接结构 69

5.2.4 空心(凸台)铆接结构 70

5.2.5 滚花铆接结构 71

5.3 超声波点焊接 72

5.4 超声波压花 73

5.5 超声波栓焊接 73

5.6 旋转焊接 74

5.6.1 工艺过程 74

5.6.2 设备 77

5.6.3 焊接参数 77

5.6.4 接缝结构 78

5.7 热板焊接 82

5.7.1 工艺过程 84

5.7.2 接缝结构 85

5.8 振动焊接 86

5.8.1 工艺过程 88

5.8.2 设备 90

5.8.4 振动焊接的常见问题 92

5.8.3 接缝结构 92

5.9 电磁焊接 96

5.9.1 设备 97

5.9.2 工艺 97

5.9.3 接缝结构 97

5.10 溶剂粘合剂的粘接 100

5.10.1 粘合剂的种类 100

5.10.2 粘合剂的优势和局限性 101

5.10.3 粘接缝中的应力破裂 102

5.10.4 接缝设计 105

5.11 高频(RF)焊接 105

5.11.1 设备 105

5.11.2 工艺 105

5.12 结论 107

6.2 符号定义 108

6.1 简介 108

第6章 压力装配 108

6.3 几何定义 109

6.4 安全系数 109

6.5 蠕变 110

6.6 载荷 111

6.7 压力装配理论 111

6.8 设计计算方法 113

6.9 塑料轴-塑料轮毂装配实例 114

6.9.1 不同材料的轴和轮毂 114

6.9.2 安全系数的选取 115

6.9.3 材料性能 115

6.9.3.1 23℃下的轴材料性能 117

6.9.3.2 93℃下的轴材料性能 119

6.9.3.3 23℃下的蠕变曲线 119

6.9.3.4 93℃下的材料蠕变 121

6.9.3.5 23℃下的滑轮应力设计 122

6.9.3.6 93℃下的滑轮应力设计 125

6.9.3.7 23℃下的滑轮蠕变 126

6.9.3.8 93℃下的滑轮蠕变 126

6.10 塑料轴-塑料轮毂的装配方案 127

6.10.1 情况 A 127

6.10.2 情况 B 129

6.10.3 情况 C 130

6.10.4 情况 D 131

6.11 金属球轴承-塑料轮毂的装配实例 132

6.11.1 可熔型芯注塑 132

6.11.2 上进气歧管的基本知识 134

6.11.3 设计计算 138

6.11.4 材料性能 139

6.11.5 验证步骤 142

6.11.5.1 工作环境下所需的配合过盈量(IF) 144

6.11.5.2 118℃下 IF 的有效性 145

6.11.5.3 -40℃下 IF 的验算 146

6.11.5.4 -40℃下的初始应力验算 147

6.11.5.5 -40℃下5000h 的应力 148

6.11.5.6 23℃下5000h 的应力 149

6.11.5.7 118℃下5000h 的应力 150

6.11.6 结论 151

第7章 柔性铰接 152

7.1 简介 152

7.2 针对聚乙烯和聚丙烯材料铰接的基本结构 152

7.3 常用的柔性铰接结构 154

7.4 针对工程塑料的基本结构 154

7.5 柔性铰接的结构分析 155

7.5.1 弯曲引起的弹性应变 155

7.5.1.1 假设 155

7.5.1.4 弯曲应力 156

7.5.1.3 弯曲应变 156

7.5.1.2 几何条件 156

7.5.1.5 铰接的闭合角 157

7.5.1.6 铰接的弯曲半径 157

7.5.2 纯弯曲的塑性应变 158

7.5.2.1 假设 158

7.5.2.2 弯曲应变 158

7.5.3 弯曲与拉伸合成的塑性应变 159

7.5.3.1 拉伸应变 159

7.5.3.2 弯曲应变 161

7.5.3.3 中性线位置 162

7.5.3.4 铰接长度 163

7.5.3.5 铰接厚度的弹性变形部分 165

7.6 计算流程图 166

7.7 计算流程图的计算公式 169

7.8.1 连接器 170

7.8 实例 170

7.8.1.1 “正确方式”装配的计算 171

7.8.1.2 “错误方式”装配的计算 173

7.8.2 材料的对比 174

7.8.3 汽车点火高压线支架 176

7.8.3.1 初始结构 177

7.8.3.2 改进结构 178

7.9 柔性铰链的加工缺陷 179

7.10 铸压铰接 181

第8章 搭扣连接 184

8.1 简介 184

8.2 选材时需考虑的因素 188

8.3 设计时需考虑的因素 189

8.4 搭扣连接理论 191

8.4.1 参数符号定义 191

8.4.2 几何条件 192

8.4.3 应力-应变曲线和公式 193

8.4.4 任一点的惯性力矩 195

8.4.5 偏转角 195

8.4.6 积分求解 195

8.4.7 挠度方程 197

8.4.8 挠度方程的积分解 197

8.4.9 最大挠度 198

8.4.10 自锁角 199

8.5 实例：单向矩形截面连续梁 202

8.6 环形搭扣连接 207

8.6.1 实例：环形搭扣连接——有柔性材料配件的刚性梁 207

8.6.2 符号定义 208

8.6.3 几何定义 209

8.6.4 材料的选择和性能 209

8.6.5 基本公式 210

8.6.6 装配角 211

8.7 扭转搭扣连接 212

8.7.1 符号定义 212

8.7.2 基本公式 213

8.7.3 材料性能 214

8.7.4 求解 214

8.8 实例：吹塑瓶装配 216

8.9 加工成型 217

8.10 装配过程 218

8.11 搭扣连接问题的讨论 221

8.12 耐用性 222

8.13 结论 222

附录A 强制位移 224

附录B 节点力 234

参考文献 246

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