机械零部件装配步骤和方法.docx

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机械零部件装配步骤和方法

机械零、部件装配步骤和方法

1.装配

装配工作是制造、安装工作的最后一道工序，装配工作质量的好坏，直接影响设备的性能和使用寿命。

（1）装配的基本步骤。

装配工作的基本顺序一般与拆卸工作的基本顺序相反，基本上由小到大，从里向外进行。

其步骤如下：

[1]首先要熟悉图纸和设备构造，了解设备部件、零件或组合件之间的相互关系以及进行零件尺寸和配合精度的检查。

[2]先组装组合件，然后组装部件，最后总装配。

每组装一个零件时，都应先清洗零件并涂上润滑油（脂），并检查其质量和清洁程度，以确保装配质量。

[3]总装配后的设备应进行试运转，对试运中发现的问题应及时调整和处理。

[4]最后对设备进行防腐和涂漆保护。

（2）螺纹连接装配。

[1]螺纹及螺纹连接的种类。

根据母体形状，螺纹分圆柱螺纹和圆锥螺纹。

根据牙形分三角形、矩形、梯形和锯齿形。

普通螺纹的标记用M表示；梯形螺纹用Tr表示；非螺纹密封的管螺纹用G表示。

螺纹连接是利用螺纹零件构成的可拆连接，螺纹连接的连接零件除紧固件外，还包括螺母、垫圈以及防松零件等。

其连接方式有螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和紧定螺钉连接。

[2]螺纹连接的拧紧。

螺纹连接拧紧的目的是增强连接的刚性、紧密性和防松能力。

控制拧紧力矩有许多方法，常用的有控制扭矩法、控制扭角法、控制螺纹伸长法及断裂法螺纹连接等方法。

a.控制扭矩法。

用测力扳手或定扭矩扳手使预紧力达到给定值，直接测得数值。

图2-1　螺栓伸长的测量

b.控制螺纹伸长法。

通过控制螺栓伸长量，以控制预紧力的方法，见图2-1。

螺母拧紧前，螺栓的原始长度为L1（螺栓与被连接件间隙为零时的原始长度）。

按预紧力要求拧紧后螺栓的伸长量为L2。

其计算式为

式中　P0——预紧力为设计或技术文件中要求的值，N；

CL——螺栓刚度（按规范的规定计算）。

c.断裂法。

见图2-2。

在螺母上切一定深度的环形槽，拧紧时以环形槽断裂为标志控制预紧力大小。

图2-2　断裂法控制预紧力

[3]螺纹连接的防松。

在静载荷下，螺纹连接能满足自锁条件，螺母、螺栓头部等支承面处的摩擦也有防松作用。

但在冲击、振动或变载荷下，或当温度变化大时，连接有可能松动，甚至松开，所以螺纹连接时，必须考虑防松问题。

防松的根本目的在于防止螺纹副相对转动，防止摩擦力矩减小和螺母回转。

具体的防松装置或方法很多，就工作原理来看，可分为利用摩擦防松、直接锁住防松和破坏螺纹副关系防松三种。

（3）键连接装配。

键主要用于轴和毂零件（如齿轮、涡轮等），实现周向固定以传递扭矩的轴毂连接。

其中，有些还能实现轴向以传递轴向力，有些则能构成轴向动连接。

[1]键连接类型。

键是标准件，有松键连接、紧键连接和花键连接三大类型。

a.松键连接。

包括平键和半圆键，平键分普通平键、导向平键和滑键，用于固定、导向连接。

普通平键用于静连接，导键和滑键用于动连接（零件轴向移动量较大），见图2-3。

松键连接以键的两侧面为工作面，键与键槽的工作面间需要紧密配合，而键的顶面与轴上零件的键槽底面之间则留有一定间隙。

图2-3　普通平键连接

b.紧键连接。

用于静连接，常见的有楔键和切向键。

楔键的上下两画是工作面，分别与毂和轴上一键槽的底面贴合，键的上表画具有1∶100斜度；切向键是由两个斜度为1∶100的单边倾斜楔组成。

装配后，两楔的斜面相互贴合，共同楔紧在轴毂之间，见图2-4。

图2-4　切向键连接

c.花键连接。

靠轴和毂上的纵向齿的互压传递扭矩，可用于静连接或动连接。

花键根据齿形不同，分为矩形、渐开线和三角形三种。

其中矩形花键连接应用较广，它有三种定心方式，见图2-5。

（a）按外径定心；（b）按内径定心；（c）按侧面定心

[2]键连接的装配。

a.键连接前，应将键与槽的毛刺清理干净，键与槽的表面粗糙度、平面度和尺寸在装配前均应检验。

b.普通平键、导向键、薄型平键和半圆键，两个侧面与键槽一般有间隙，重载荷、冲击、双向使用时，间隙宜小些，与轮毂键槽底面不接触。

c.普通楔键的两斜面间以及键的侧面与轴和轮毂键槽的工作面间，均应紧密接触；装配后，相互位置应采用销固定。

d.花键为间隙配合时，套件在花键轴上应能自由滑动，没有阻滞现象。

但不能过松，用手摆动套件时，不应感觉到有明显的周向间隙。

（4）销连接。

销连接通常只传递不大的载荷，或者作为安全装置。

销的另一重要用途是固定零件的相互位置，起着定位、连接或锁定零件的作用。

它是组合加工装配时的重要辅助零件。

[1]销的形式和规格，应符合设计及设备技术文件的规定。

[2]装配销时不宜使销承受载荷，根据销的性质，宜选择相应的方法装入。

[3]对定位精度要求高的销和销孔，装配前检查其接触面积，应符合设备技术文件的规定；当无规定时，宜采用其总接触面积的50%～75%。

圆柱销不宜多次装拆，否则会降低定位精度和连接的紧固性。

（5）联轴器和离合器。

联轴器和离合器是连接不同机构中的两根轴使之一同回转并传递扭矩的一种部件。

前者只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分开；后者不必采用拆卸方法，在机器工作时就能使两轴分离或接合。

[1]联轴器分类。

按照被连接两轴的相对位置和位置的变动情况，联轴器可分为两大类。

a.固定式联轴器。

用在两轴能严格对中并在工作中不发生相对位移的地方。

b.可移动式联轴器。

用在两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方。

可移式联轴器按照补偿位移的方法不同分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器两类；弹性联轴器又可按刚度性能不同分为定刚度弹性联轴器和变刚度弹性联轴器。

[2]联轴器装配。

a.联轴器装配时，两轴的同轴度与联轴器端面间隙，必须符合设计规范或设备技术文件的规定。

b.联轴器的同轴度应根据设备安装精度的要求，采用不同的方法测量，如用刀口直尺、塞尺或百分表等。

c.联轴器套装时，一般为过盈配合使联轴器和轴牢固地连在一起，有冷压装配和热装配法。

如联轴器直径过小，过盈量又不大，可采用冷装配；联轴器直径较大，过盈量大时，应采用加热装配。

d.联轴器装配前，应检查键的配合和测量轴与孔的过盈量。

联轴器与轴装配好后，用百分表测量轴向和径向跳动值（即同心度和端面瓢偏度）并确定其偏差位置，用刀口直尺检查同轴度时应将误差点消除。

[3]离合器。

根据工作原理的不同，离合器有嵌入式、摩擦式、磁力式等数种。

它们分别利用牙或齿的啮合、工作表面间的摩擦力、电磁的吸力等来传递扭矩。

a.离合器的装配应使离合器结合和分开动作灵活；能传递足够的扭矩；传动平稳。

b.摩擦式离合器装配时，各弹簧的弹力应均匀一致，各连接销轴部分应无卡阻现象，摩擦片的连接铆钉应低于表面0.5mm。

c.圆锥离合器的外锥面应接触均匀，其接触面积应不小于85%。

d.牙嵌式离合器回程弹簧的动作应灵活，其弹力应能使离合器脱开。

e.滚柱超越离合器的内外环表面应光滑无毛刺，各调整弹簧的弹力应一致，弹簧滑销应能在孔内自由滑动，不得有卡阻现象。

（6）具有过盈配合件装配。

零件之间的配合，由于工作情况不同，有间隙配合、过盈配合和过渡配合。

其中过盈配合在机械零件的连接中应用十分广泛。

过盈配合装配方法常用的有冷态装配和温差法装配。

[1]冷态装配。

冷态装配是指在不加热也不冷却的情况下进行压入装配。

压入配合应考虑压入时所需要的压力和压入速度，一般手压时为1.5t；液压式压床时为10～100t；机械驱动的丝杆压床为5t。

压入装配时的速度一般不宜超过2～5m/s。

冷态装配时，为保证装配工作质量，应遵守下列几项规定：

a.装配前，应检查互配表面有无毛刺、凹陷、麻点等缺陷。

b.被压入的零件应有导向装配，以免歪斜而引起零件表面的损伤。

c.为了便于压入，压入件先压入的一端应有1.5～2mm的圆角或30°～45°的倒角，以便对准中心和避免零件的棱角边把互配零件的表面刮伤。

d.压入零件前，应在零件表面涂一薄层不含二硫化钼添加剂的润滑油，以减少表面刮伤和装配压力。

[2]温差法装配。

温差法装配的零件，其连接强度比常温下零件的连接强度要大得多。

过盈量大于0.1mm时，宜采用温差法装配。

零件加热温度，对于未经热处理的装配件，碳钢的加热温度应小于400℃；经过热处理的装配件，加热温度应小于回火温度。

温度过高，零件的内部组织就会改变，且零件容易变形而影响零件的质量。

最小装配间隙，可按表2-2选取。

[3]热装配加热方法。

热装配加热方法常用的有木柴（或焦炭）、氧、乙炔加热，热油加热，蒸汽加热和电感应加热。

热油装配时，机油加热温度不应超过120℃。

若使用过热蒸汽加热机件时，其加热温度可以比在机油中的加热温度略高，但应注意防止机件加工面生锈。

[4]冷却装配。

对于零件尺寸较大的，热装配时不但需要花费很大能量和时间，而且还需要特殊装置和设备，这种零件装配时，一般选择冷却装配法。

常用的冷却方式有利用液化空气和固态二氧化碳（干冰）或使用电冰箱冷却等。

干冰加酒精加丙酮冷却温度可为-75℃；液氨冷却温度可为-120℃；液氮冷却温度可为-195～-190℃。

（7）滑动轴承。

轴承是支承轴颈的部件，有时也用来支承轴上的同轴零件。

按照承受载荷的方向，轴承可分为向心轴承和推力轴承两大类。

根据轴承工作的摩擦性质，又可分为滑动摩擦轴承（具有滑动摩擦性质）和滚动摩擦轴承。

[1]滑动轴承的分类。

常见的向心滑动轴承有整体式和剖分式两大类，主要用于高速旋转机械。

a.整体式轴承。

见图2-6。

轴承座用螺栓与机座连接，顶部设有装油杯的螺纹孔。

轴承孔内压入用减摩材料制成的轴套，轴套内开有油孔，并在内表面上开油沟以输送润滑油。

图2-6　整体式向心滑动轴承

b.剖分式轴承。

见图2-7、图2-8。

由轴承座、轴承盖、剖分轴瓦、轴承盖螺柱等组成。

轴瓦是轴承直接和轴颈相接触的零件。

在轴瓦内壁不负担载荷的表面上开设油沟，润滑油通过油孔和油沟流进轴承间隙。

对于轴承宽度与轴颈直径之比大于1.5的轴承，可以采用调心轴承，见图2-8，其特点是轴瓦外表面做成球面形状，与轴承盖及轴承座的球状内表面相配合，轴瓦可以自动调位以适应轴颈弯曲时所产生的偏斜。

[2]滑动轴承的材料。

轴瓦和轴承衬的材料统称为轴承材料。

对轴瓦材料的主要要求是：

a.强度、塑性、顺应性和藏嵌性。

b.跑合性、减摩性和耐磨性。

c.耐腐蚀性。

d.润滑性能和热学性质（传热性及热膨胀性）。

e.工艺性。

轴瓦和轴承衬材料主要有轴承合金、轴承青铜、含油轴承和轴承塑料。

[3]轴承的润滑方法。

轴承润滑的目的主要是减少摩擦功耗，降低磨损率，同时还可起到冷却、防尘、防锈以及吸振等作用。

润滑油润滑方式可以是间歇的或是连续的。

用油壶和用压配式压注油杯或旋套式注油油杯供油只能达到间歇润滑见图2-9；采用滴点润滑、芯捻或线纱润滑、油环（轴转动时带动油环转动，把油箱中的油带到轴颈上进行润滑的方式）润滑、飞溅润滑及压力循环润滑能达到连续润滑，见图2-10。

[4]轴承座的安装。

安装轴承座时，必须把轴瓦和轴套安装在轴承座上，按照轴套或轴瓦的中心进行找正，同一传动轴的所有轴承中心必须在一条直线上。

找轴承座时，可通过拉钢丝或平尺的方法来找正它们的位置。

[5]轴承的装配要求。

a.上、下轴瓦背与相关轴承孔的配合表面的接触精度应良好。

根据整体式轴承的轴套与座孔配合过盈量的大小，确定适宜的压入方法。

尺寸和过盈量较小时，可用手锤敲入；在尺寸或过盈量较大时，则宜用压力机压入。

对压入后产生变形的轴套，应进行内孔的修刮，尺寸较小的可用铰削；尺寸较大时则必须用刮研的方法。

剖式轴承的上、下轴瓦与相关轴颈的接触不符合要求时，应对轴瓦进行刮研，研瓦后的接触精度应符合设计文件的要求。

研瓦时要在设备精平以后进行，对开式轴瓦一般先刮下瓦，后刮上瓦；四开式轴瓦先刮下瓦和侧瓦，再刮上瓦。

b.轴瓦间隙应符合设计文件和规范的要求。

厚壁轴瓦上、下瓦的接合面应接触良好，未拧紧螺钉时，用0.05mm塞尺从外侧检查接合面，塞入深度不大于接合面宽度的1/3；与轴颈的单侧间隙应为顶间隙的1/2～2/3，可用塞尺检查，塞尺塞入的长度一般不小于轴颈的1/4。

顶间隙可用压铅法并配合塞尺检查。

薄壁轴承轴瓦与轴颈的配合间隙及接触状况一般由机械加工精度保证，其接触面一般不允许刮研。

如果实测的顶间隙小于规定的值，应在上、下轴瓦之间加垫片；若实测顶间隙的值大于规定值，则用刮削上、下轴瓦结合面或减少垫片的方法来调整。

c.润滑油通道应干净，位置应正确。

d.在工作条件下，不发生烧瓦及“胶合”的情况。

e.在轴承的所有零件中，只允许轴颈与轴衬之间发生滑动，上瓦与上瓦盖之间应有一定的紧力。

（8）滚动轴承。

典型的滚动轴承构造，见图2-12（a），由内圈、外圈、滚动体和保持架四元件组成。

内圈、外圈分别与轴颈及轴承座孔装配在一起。

多数情况是内圈随轴回转，外圈不动；但也有外圈回转、内圈不转或内外圈分别按不同转速回转等使用情况。

[1]按滚动体的形状可分为球形、圆柱形、锥柱形、鼓形等，见图2-12（b）。

图2-12　滚动轴承

（a）滚动轴承（球轴承）的构造；

（b）滚动体的种类

[2]按承受载荷的方向可分为：

a.向心轴承。

主要承受或只能承受径向载荷。

b.推力轴承。

只能承受轴向载荷。

c.向心推力轴承。

能同时承受径向和轴向载荷。

滚动轴承与滑动轴承相比，具有摩擦系数小、运行平稳、精度高、易启动；结构紧凑、消耗润滑剂少；对轴的材料和热处理要求不高及易于互换等优点。

[3]滚动轴承的失效形式。

滚动轴承的失效形式主要有疲劳破坏和永久变形，具体有以下几种：

a.点蚀。

滚动轴承受载荷后各滚动体的受力大小不同，对于回转的轴承，滚动体与套圈间产生变化的接触应力，工作若干时间后，各元件接触表面都可能发生疲劳点蚀。

b.塑性变形。

在一定的静载荷或冲击载荷作用下，滚动体或套圈滚道上将出现不均匀的塑性变形凹坑。

c.磨损。

在多尘条件下工作的滚动轴承，虽然采用密封装置，滚动体与套圈仍有可能磨损，并引起表面发热、胶合，甚至使滚动体回火。

d.其他还有由于操作、维护不当引起元件破裂、电腐蚀、锈蚀等失效形式。

[4]滚动轴承的配合。

滚动轴承的内圈和轴的配合以及外圈和轴承座孔的配合将影响轴承的游隙，由于过盈配合所引起的内圈膨胀和外圈收缩，将使轴承的游隙减少。

滚动轴承的配合，应根据滚动轴承的类型、尺寸、载荷的大小和方向以及工作情况决定。

还要弄清在工作中它是内圈转动，还是外圈转动。

因为转动的那一个座圈的配合，要比不转动的那个座圈的配合紧一些。

滚动轴承与轴的配合按基孔制，与轴承座孔的配合按基轴制。

[5]滚动轴承的固定。

轴和轴承零件的位置是靠轴承来固定的。

工作时，轴和轴承相对机座不允许有径向移动，轴向移动也应控制在一定的限度内。

限制轴的轴向移动有两种方式。

a.两端固定。

使每一支承都能限制轴的单向移动，两个支承合在一起就能限制轴的双向移动，即利用内圈和轴肩、外圈和轴承盖来完成。

b.一端固定一端游动。

使一个支承限制轴的双向移动，另一个支承游动。

内圈在轴上的轴向固定方法，见图2-13。

用轴肩固定，见图2-13（a）。

c.

图2-13　内圈的轴向固定

用装在轴端的压板固定，见图2-13（b）。

用圆螺母和止动垫圈固定，见图2-13（c）。

用弹性挡圈紧卡在轴上的槽中固定，见图2-13（d）。

外圈的轴向固定方法，见图2-14。

用轴承座上的凸肩固定，见图2-14（a）。

图2-14　外圈的轴向固定

用轴承盖端压紧固定，见图2-14（b）。

用弹性挡圈固定，见图2-14（c）。

[6]滚动轴承的安装方法。

一般情况下，用压力机将内圈压到轴颈上。

中小型轴承采用软锤直接安装或加一段管子间接敲击内圈安装。

尺寸大的轴承可用加热轴承的热装法或冷却轴颈的冷却法。

a.热装法。

热装原理是先将轴承在热油内加热，使轴承内径产生热膨胀，然后安装到轴颈上。

具体做法是先将轴承放在机油中加热15min左右，温度不应超过100℃，然后迅速取出，安装到轴上。

b.锤击法。

安装前，在轴颈或轴承内座圈的表面涂上一层机油，然后将轴承套在轴颈端部，靠内座圈的边缘垫上一根紫铜棒，棒中心线与轴中心线平行，然后对称而均匀地锤击，即在轴承座圈的两侧交替地垫上棒锤击，直到内座圈与轴肩靠紧为止，见图2-15（a）。

为了使轴承受力对称，也常采用一根套管作为锤击时传递力量的工具。

见图2-15（b）。

套管以紫铜的最好，用低碳钢管也可以。

套管的端面要平，而且应该与套管的中心线垂直。

使用时将轴承套在轴端上，再把套管的一个端面与轴承座内圈的端面贴合。

在套管的另一个端面上焊上用锤敲击管子的端盖。

这时座圈受力对称，装起来也顺利，但是它的适用范围不大。

图2-15　滚动轴承安装法

（a）锤击法；

（b）用套管锤击法

c.压力机压入法。

用锤击法，不论采用紫铜棒，还是采用套管，都不十分理想，因为它们传到轴承上的力都是冲击力，而且又不均匀。

为了使轴承受力对称、均匀，避免冲击，常采用压入的方法，即用压力机代替锤头，传递力量仍然利用套管，具体做法见图2-15（b）。

d.在剖分式轴承座上的安装应先将轴承装在轴上，然后整体放在轴承座里，盖上轴承盖即可。

但是剖分式轴承座不允许有错位和轴瓦口两侧间隙过小的现象，若有此情况，应该用刮刀进行修整。

轴瓦（轴套）与上盖接触面的夹角应在80°～120°之间，与底座接触面的夹角应为120°，见图2-16。

并且上、下接触面都应在座孔面的中间。

图2-16　轴承外套与轴承座接触面的角度

e.止推轴承的安装。

止推轴承的活套圈与机座之间应保证有0.25～1.0mm的间隙，见图2-17。

若它的两个座圈内径不一致时，应把内径小的座圈安装在紧靠轴肩处。

因此安装前要进行测量，否则容易装错。

图2-17　止推轴承的活套与机座之间的装配间隙

所有滚动轴承座盖上的止口都不应偏斜，止口端面应垂直于盖的对称中心线；如有偏斜，要加以修正。

油毡、皮胀圈等密封装置，必须严密。

迷宫式的密封装置，在装配时应填入干油。

装配轴承时还要检查轴承外圈是否堵住油孔及油路。

滚动轴承径向有一定的游隙，其最大间隙位置应在上面，当轴承座上盖拧紧螺钉后，其间隙不应有变化。

在拧紧螺钉前后，用手轻轻转动轴承时，感觉应当同样轻快、平稳，不应有沉重的感觉。

[7]滚动轴承间隙量的调整。

滚动轴承的间隙也分为径向和轴向两种，间隙的作用，在于保证滚动体的正常运转、润滑以及作为热膨胀的补偿量。

滚动轴承安装时，一般需要调整间隙的都是圆锥滚子轴承，它的调整是通过轴承外圈来进行的，主要的调整方法有以下三种：

a.垫片调整。

先用螺钉将卡盖拧紧到轴承中没有任何间隙时为止，见图2-18，同时最好将轴转动，然后用塞尺量出卡盖与机体间的间隙，再加上所需要的轴向间隙，即等于所需要加垫的厚度。

假定需要几层垫片叠起来用时，其厚度一定要以螺钉拧紧之后再卸下来测量的结果为准，不能以几层垫片直接相加的厚度计算，否则会造成误差。

图2-18　垫片调整法

b.螺钉调整。

见图2-19（a），先把调整螺钉1上的锁紧螺母2松开，然后拧紧调整螺钉，使它压到止推环上，止推环挤向外座圈，直到轴转动时吃力为止。

最后，根据轴向间隙的要求，将调整螺钉倒转一定的角度，并把锁紧螺母2拧紧，以防调整螺钉在设备运转中产生松动。

c.止推环调整。

见图2-19（b），先拧紧止推环3，直到轴转动吃力时为止，然后根据轴向间隙的要求，将止推环轴承安装好之后，倒拧一定的角度，最后用止动片4予以固定。