典型零件装配.ppt

2 3典型零件的装配 固定连接的装配1 螺纹连接的装配2 键连接的装配3 过盈连接的装配4 轴承和轴组的装配 机器零件的组成 1 零件构成机器的最小单元 如一根轴 一个齿轮等 2 部件两个或两个以上零件结合形成机器的某部分 如车床的主轴箱 进给箱 滚动轴承等 固定连接的装配 第一节螺纹连接的装配 螺纹连接是一种可拆卸的固定连接 它具有结构简单 连接可靠 装拆方便等优点 在固定连接中应用广泛 螺纹连接可分为普通螺纹连接和特殊螺纹连接两大类 由螺栓 双头螺柱 螺钉及螺母等构成的连接 称为普通螺纹连接 除此以外的螺纹连接称为特殊螺纹连接 一 螺纹连接的装配技术要求 1 保证有一定的拧紧力矩螺纹连接为达到连接可靠和紧固目的 要求螺纹副具有一定的摩擦力矩 所以在螺纹连接装配时应保证有一定的拧紧矩 使螺纹副产生足够的预紧力 拧紧力矩的大小 与零件材料预紧力的大小及螺纹直径有关 一般紧固螺纹连接 对预紧力无严格要求 常采用普通扳手 风动扳手或电动扳手拧紧 凭操作者的经验来判断预紧力是否适当 对规定预紧力的螺纹连接 常用控制转矩法 控制螺栓伸长法和控制扭角法来保证预紧力的准确性 下面介绍三种控制预紧力的方法 1 控制转矩法用指针式扭力扳手 使预紧力达到给定值 2 控制螺栓伸长法 通过控制螺栓伸长量来控制预紧力的方法 如图 3 控制螺母扭角法 通过控制螺母拧紧时应转过的角度来控制预紧力的大小 其原理和测量螺栓伸长法相同 即在螺母拧紧到各被连接件消除间隙后 测得转角 1再拧紧一个转角 2通过测量 1和 2来确定预紧力 2 有可靠的防松装置 螺纹连接一般都有自锁性 在受静载荷和工作温度变化不大时 不会自行松脱 但在冲击 振动或交变载荷下 以及工作温度变化很大时 会使纹牙之间正压力突然减小 使摩擦力减小 以致摩擦力矩减小 螺母回转 使螺纹连接松动 为了确保连接可靠 防止松动 必须采取有效的防松措施 1 附加摩擦力防松装置 锁紧螺母 双螺母 防松 锁紧螺母防松装置使用了主 副两个螺母 先将主螺母拧紧至预定位置 再拧紧副螺母 当副螺母拧紧后 在主 副螺母之间的这段螺杆因受拉伸长 使主 副螺母分别与螺杆牙形的两个侧面接触 并产生正压力 摩擦力 当螺杆再受某个方面突加载荷时 就能始终保持足够的摩擦力 有效地起到防松作用 这种防松装置 由于要用两只螺母 增加了结构尺寸和重量 一般用于低速重载或较平稳的场合 弹簧垫圈防松 弹簧垫圈防松装置 弹簧垫圈是用弹性较好的材料65Mn制成 开有70 80 的斜口并在斜口处上下拨开 当拧紧螺母时 弹簧垫圈被压平产生弹性反力 同时 垫圈的斜口尖角切入螺母和支承面 从而在螺纹副的接触面间产生附加摩擦力 从而起到防松作用 这种防松装置的特点是构造简单 防松可靠 一般应用在不经常装拆的场合 但这种防松装置容易刮伤螺母和被连接件表面 同时由于弹力分布不均 螺母容易偏斜 2 机械方法防松装置 这类防松装置是利用机械方法使螺母与螺栓 或螺钉 螺母与被连接件互相锁牢 以达到防松的目的 常用的有以下几种 开口销与带槽螺母防松 这种装置是开口销把螺母直接锁在螺栓上 它防松可靠 但螺杆上销孔位置不易与螺母最佳锁紧位置的槽吻合 多用于变载 振动处 止动垫圈防松 图4 6所示为圆螺母止动垫圈防松装置 装配时 先把垫圈的内翅插入螺杆槽中 然后拧紧螺母 再把外翅弯人螺母的外缺口内 图4 7所示为带耳止动垫圈 用以防止六角螺母回松的装置 当拧紧螺母后 将垫圈的耳边弯折 并与螺母贴紧 这种方法防松可靠 但只能用于连接部分可容纳弯耳的场合 串联钢丝防松 串联钢丝防松是用钢丝连续穿过一组螺钉头部的径向小孔 或螺母和螺栓的径向小孔 以钢丝的牵制作用来防止回松 它适用于布置较紧凑的成组螺纹连接 装配时应注意钢丝的穿绕方向 图4 8所示虚线的钢丝穿绕方向是错误的 螺钉仍有回松的余地 3 其他的螺纹防松装置 点铆法防松 黏结法防松在螺纹的接触表面涂上黏结剂 螺母拧紧后 黏结剂硬化 从而防止螺钉或螺母的回松 钎焊法防松对防松要求特别高的螺纹连接 可以对内 外螺纹的接触表面实施钎焊 钎焊后的螺纹连接可以达到永不可拆卸 保证部件的整体力学性能 三 螺纹连接装配工艺 1 双头螺柱的装配要点 应保证双头螺柱与机体螺纹的配合有足够的紧固性 保证在装拆螺母的过程中 双头螺柱不能有任何松动现象 因此 螺柱的紧固端应采用具有足够过盈量的过渡配合 也可以以台肩式或利用最后几圈较浅的螺纹 以达到紧固配合的目的 如图4 23所示 当双头螺柱旋入软材料螺孔时 其过盈量要适当大些 双头螺柱的轴心线必须与机体表面垂直 装配时 用90 角尺进行检验 图4 24 如发现双头螺柱的轴线有较小的偏斜时 可用丝锥校正螺孔后再装配 或把装入的双头螺柱校正到垂直位置 如偏斜较大时 不得强行校正 以免影响连接的可靠性 装入双头螺柱时 必须用油润滑 以免旋入时产生咬住现象 同时也便于以后的拆卸和更换 拧紧双头螺柱的几种常用方法a 用两个螺母拧紧 图4 25 a 所示为用两个螺母拧紧法 将两个螺母相互锁紧在双头螺柱上 然后扳动上面的一个螺母 把双头螺柱拧入螺孔中 b 用长螺母拧紧 图4 25 b 所示为使用长螺母的拧紧法 上面的止动螺钉用来阻止长螺母与双头螺柱之间的相对转动 然后扳动长螺母 双头螺柱即可拧入 松开止动螺钉 即可松掉长螺母 c 用专用工具拧紧 图4 26所示为双头螺柱拧紧的专用工具 三个滚柱放在工具体空腔内 由限位套筒4确定其圆周和轴向位置 限位套筒位置由凹槽挡圈固定 滚柱夹在双头螺柱的光杆部分 滚柱松开和夹紧由工具体内腔曲线控制 按图4 26所示箭头方向转动工具体 可拧入双头螺柱 反之可松开双头螺柱 拆卸双头螺柱的工具 其凹槽曲线方向应和拧人工具的曲线方向相反 2 螺母和螺钉的装配要点 螺钉或螺母与贴合的表面和接触的表面之间应保持光洁 贴合处的表面应当平整 螺孔内的脏物应当清理干净 以防止连接件松动或螺钉弯曲 成组螺栓或螺母拧紧时 应根据被连接件形状 螺栓的分布情况 按一定的顺序分次逐步拧紧 一般分2 3次拧紧 否则会使零件或螺杆产生松紧不一致 甚至变形 在拧紧方形或圆形布置的成组螺母时 必须对称进行 图4 27 在拧紧长方形布置的成组螺母时 应从中间开始 逐渐向两边对称地扩展 拧紧主要部位的螺钉 必须用扭力扳手按一定的拧紧力矩来拧紧 拧紧力矩太大时 会使螺栓或螺钉被拉长甚至断裂 或者出现机件变形现象 拧紧力矩太小时 机器工作的可靠性得不到有效保证 M6 M24螺栓的拧紧力矩参考值见表4 3 连接件在工作中有振动或冲击时 为了防止螺钉或螺母松动 必须安装可靠的防松装置 第二节弹性挡圈的装配 轴用弹性挡圈 孔用弹性挡圈 弹性挡圈的装配要点 总的来说在装配的拆卸弹性挡圈时 应使其工作应力不超过其许用应力 采用专用工具 挡圈尺寸应与沟槽尺寸相一致等 所用专用工具有 专用心轴和导套 专用心轴和导套 弹性挡圈钳 孔用与轴用弹性挡圈钳均有直头和弯头两种类型 选用时应注意选择与弹性挡圈相适合规格的弹性挡圈钳 安装时最好在弹性挡圈钳上装有可调的止动螺钉 这样可防止弹性挡圈在装配时产生过度变形 在装配沟槽处于轴端或孔端的弹性挡圈时 应将弹性挡圈的两端首先放入沟槽内 然后将其余部分沿轴或孔的表面推进沟槽 如上右图示 这样可使挡圈的径向扭曲变形最小 第二节键连接的装配 键是用来连接轴和旋转套件 如齿轮 带轮 联轴器等 的一种机械零件 主要用于周向固定以传递扭矩 它具有结构简工作可靠 装拆方便等优点 因此得到广泛应用 根据结构和用途的不同 键连接可分为松键连接 紧键连接和花键连接三大类 下面从装配的角度逐一介绍松键连接 紧键连接和花键连接的装配 一 松键连接的装配 松键连接所采用的键有普通平键 导向平键 滑键和半圆键等 它们的特点是靠键的侧面来传递扭矩 只能对轴上零件作周向固定 不能承受轴向力 如需轴向固定 要靠附加紧定螺钉或定位环等定位零件来实现 松键连接的对中性好 能保证轴与轴上零件有较高的同轴度 在高速及精密的连接中应用多 1 松键连接的装配技术要求 1 保证键与键槽的配合要求由于键是由精拔型钢制造的标准件 因而键与键槽的配合性质是靠改变轴槽 轮毂槽的极限尺寸来得到的 键与轴槽和轮毂槽的配合性质一般取决于机构的工作要求 普通平键键在轴上和轮毂上不能轴向移动 一般用于固定连接处 这种连接应用广泛 适用于高精度 传递重载荷 冲击和双向扭矩的场合 导向平键连接键与轴槽的配合为间隙配合 用螺钉将键固定在轴槽上 轴上零件能作轴向移动 一般用于轴上零件轴向移动量较小的场合 如变速箱中的滑移齿轮 滑键连接键固定在轮毂槽中 配合较紧 键与轴槽为精确间隙配合 键可随轮毂在轴槽中自由移动 用于轴向移动量较大的场合 半圆键连接图示为半圆键连接 键可在轴槽中绕槽底圆弧曲率中心摆动 用以少量调整位置 但键槽较深 轴的强度降低 一般用于轻载 适用于轴的锥形端部 2 键与键槽应具有较细的表面粗糙度 3 键装入轴槽应与槽底贴紧 键长方向与轴槽长应有0 1mm的间隙 键的顶面与轮毂槽之间有O 3 0 5mm的间隙 2 松键连接的装配要点 单件小批量松键连接装配时 常用手工锉配 其要点如下 清理键及键槽上的毛刺 以防配合后产生过大的过盈量 从而破坏配合的正确性 对于重要的键连接 装配前应检查键的直线度 键槽对轴线的对称度和平行度等 对普通平键和导向平键 可用键的头部与轴槽锉配 使键较紧地嵌在轴槽中 锉配键长 在键长方向 键与轴槽应有0 1mm左右的间隙 在配合面上加机油 用铜棒将键压装在轴槽中 注意使键与槽底贴紧 试配并安装旋转套件时 键与键槽的非配合面应留有间隙 装配后的套件在轴上不允许有周向摆动 否则机器工作时 容易引起冲击和振动 二 紧键连接的装配 紧键连接又叫楔键连接 楔键的上表面和与它相接触的轮毂槽底面 均有1 100的斜度 键侧与键槽有一定的间隙 装配时 将键打入而构成紧键连接 紧键连接能传递扭矩 还能轴向固定零件和传递单方向轴向力 紧键连接的对中性较差 多用于对中性要求不高和转速较低的场合 有钩头的楔键称为钩头楔键 如图4 34所示 常用于不能从另一端将键打出的场合 1 紧键连接的装配技术要求 紧键的斜度一定要与轮毂槽的斜度一致 否则套件会发生歪斜 同时降低连接强度 紧键与槽的两侧应留有一定的间隙 对于钩头楔键 不能使钩头紧贴套件的端面 必须留有一定的距离 以便拆卸 2 紧键连接的装配要点 装配紧键时 要用涂色法检查楔键上下表面与轴槽和轮毂槽的接触情况 接触率应大于65 若发现接触不良 可用锉刀 刮刀修整键槽 合格后 轻轻敲入键槽 直至套件的周向 轴向都紧固可靠为止 三 花键连接的装配 花键连接是由轴和毂孔上的多个键齿组成的 花键连接的工作特点是多齿工作 轴的强度高 传递扭矩大 对中性及导向性好 但制造成本高 适用于载荷大和同轴度要求较高的连接中 在机床和汽车中应用较多 花键连接的装配要点 1 静连接花键装配由于套件在花键轴上固定 故应保证配合后有少许的过盈量 装配时可用铜锤轻轻打入 但不得过紧 否则会拉伤配合表面 如果过盈较大 则应将套件加热至80 120 后再进行装配 2 动连接花键装配动连接花键装配应保证精确的间隙配合 总装前应先进行试装 在周向能调换键齿的配合位置 套件花键轴上各位置可以轴向自由滑动 没有阻滞现象 但也不能过松 用手摆动套件时 不应感觉有明显的周向间隙 3 花键的修整拉削后热处理的内花键 为消除热处理产生的微量缩小变形 可用花键推刀修整 也可以用涂色法修整 以达到技术要求 4 花键副的检验花键连接装配后 应检查花键轴与套件的同轴度和垂直度误差 第三节销连接的装配工艺 销连接在机械中主要用来固定两个 或两个以上 零件之间的相对位置 也用于连接零件并可传递不大的载荷 有时还可以作为安全装置中的过载剪断元件 销是一种标准件 形状和尺寸都已标准化 系列化 大多数销用35钢 45钢制造 销的种类较多 应用广泛 其中最多的是圆柱销和圆锥销 一 圆柱销的装配 圆柱销一般依靠少量过盈固定在孔中 用以固定零件 传递动力或作定位元件 国家标准中规定有不同直径的圆柱销 每种销可按n6 g6 h8和h9四种偏差制造 并根据不同的配合要求选用 用圆柱销定位时 为了保证连接质量 被连接件的两孔应同时钻铰 对销孔尺寸 形状 表面粗糙度要求较高 孔壁的表面粗糙度值应Ra1 6 圆柱销装配时 应在销子表面涂上油用铜棒轻轻打入销孔 也可用C形夹头将销子压入销孔 由于圆柱销孔经过铰削加工 多次装拆会降低定位的精度和连接的紧固 故圆柱销不宜多次装拆 否则会降低定位精度和连接的紧固 二 圆锥销的装配 圆锥销具有1 50的锥度 它以小头直径长度代表其规格 钻孔时以小头直径选用钻头 圆锥销定位准确 装拆方便 在横向力作用下可保证自锁 一般多用作定位 常用于要求经常装拆的场合 圆锥销装配时 被连接件的两孔应同时钻铰 用1 50的锥度铰刀铰孔 用试装法控制孔径 以圆锥销自由地插入全长的80 85 为宜 图4 37 然后用手锤敲入销子的大头可稍微露出 或与被连接件表面平齐 拆卸圆锥销时 可从小头向外敲出 有螺纹的圆锥销可用螺母旋出 图4 38 a 拆卸带内螺纹的圆锥销时 可用拔销器拔出 图4 38 b 第四节过盈连接的装配 过盈连接是通过包容件 孔 和被包容件 轴 配合后的过盈值达到紧固连接的 装配后 轴的直径被压缩 孔的直径被扩大 由于材料发生弹性变形 在包容件和被包容件配合表面产生压力 图4 39 依靠此压力产生摩擦力来传递扭矩和轴向力 过盈连接结构简单 同轴精度高 承载能力强 能承受变载和冲击力 同时可避免键连接中切削键槽而削弱零件强度的不足 但过盈连接配合表面的加工精度要求较高 装配和拆卸较困难 机车轮心与轮箍 齿轮内孔和轮毂外圆的连接 图4 40 都采用过盈连接 一 过盈连接的装配技术要求 1 有适当的过盈量配合的过盈量是按连接要求的紧固程度确定的 过盈量太小不能满足传递扭矩的要求 过盈量过大则造成装配困难 一般选择的最小过盈量ymin应等于或稍大于连接所需的最小过盈量 2 有较高的配合表面精度配合表面应具有较高的位置精度和较小的表面粗糙度值 装配时保证配合表面的清洁 装配中注意保持轴孔的同轴度 以保证装配后有较高的对中性 3 有适当的倒角如图4 41所示 为了便于装配 孔端和轴的倒角应为5 10 图中a和A的取值由直径大小决定 一般a 0 5 3mm A 1 3 5mm 二 过盈连接的装配方法 1 圆柱面过盈连接的装配圆柱面过盈连接是依靠轴 孔尺寸差获得过盈量的 根据过盈量大小的不同可采用压装法 热装法和冷装法装配 选用热装法和冷装法比压装法能多承受3倍的扭矩和轴向力 并且不需要增加紧固件 1 压装法当过盈量及配合尺寸较小时 一般采用在常温下压入装配 常用压装方法和设备如图所示 图4 42 a 所示为用手锤加垫块敲击压入的压装法 其方法简便 但导向性不好 常出现歪斜 此法适用于H m H h H j H js等配合要求低或配合长度较短的过渡配合连接 常用于单件生产 图示分别为螺旋压力机 专用螺旋的C形夹头和齿条压力机 用专用设备进行压装时 其导向性比敲击压装好 生产效率高 一般适用于压装较紧的过渡配合和轻型过盈配合 如小型轮圈 轮毂 齿轮 套筒和一般要求的滚动轴承等 常用于小批量生产 图4 42 e 所示为气动杠杆压力机 压力范围为1 10N 配以适当的夹具可提高导向性 此法适用于装配过盈配合的连接件 如车轮 飞轮 齿圈 轮毂 连杆衬套 滚动轴承等 常用于成批生产中 2 热装法热装法又称红套 是利用金属材料热胀冷缩的物理特性进行装配的 其方法是将孔加热使之胀大 然后将轴装入胀大的孔中 待孔冷却收缩后 轴孔就形成过盈连接 这样形成的配合件能传递轴向力 扭矩或同时传递轴向力与扭矩 热装的加热方法由过盈量及套件尺寸的大小决定 过盈量较小的连接件可放在沸水槽 80 100 蒸汽加热槽 120 和热油槽 90 320 中加热 过盈量较大的中 小型连接件可放在电阻炉或红外线辐射加热箱中加热 过盈量大的中型和大型连接件可用感应加热器加热 3 冷装法冷装法是将轴进行低温冷却 使之缩小 然后与常温下的孔