固定连接装配技巧：不易锈蚀的实用知识点

在机器装配中，许多零部件之间需要通过连接来确定彼此之间的正确位置。组成连接的零件工作时相对位置不发生变化的连接，称为固定连接，也称为静连接，例如减速器中齿轮与轴的连接、上箱体与下箱体的连接等。组成连接的零件工作时相对位置发生变化（即构成运动副）的连接，称为活动连接，也称为动连接，例如车床主轴箱中滑移齿轮与轴的连接。常见的固定连接有螺纹联接、键联接、销联接、过盈连接、管道连接及铆接、焊接、粘接等。

一、螺纹联接的装配

1.知识点分析

利用具有螺纹的零件将需要相对固定的零件联接在一起，这种联接称为螺纹联接。螺纹联接要求保证连接强度，有时还要求紧密性。螺纹联接是一种可拆的固定连接，具有结构简单、工作可靠、装拆方便、成本低等优点，在机械制造中应用广泛。

螺纹联接的技术要求是：应保证获得一定的预紧力；螺母、螺钉等联接件不产生歪斜，保证螺纹联接的配合精度；具有可靠的防松装置等。

常用的螺纹联接主要有螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接以及紧定螺钉联接等，如图6-8所示，其中图6-8a所示为螺栓联接，图6-8b所示为双头螺柱联接，图6-8c所示为螺钉联接。

2.工具的认识和使用

（1）旋具 旋具是用来拧紧或松开头部带沟槽螺钉的工具，常用的旋具有一字螺钉旋具、十字螺钉旋具和弯头旋具等。

1）一字螺钉旋具。一字螺钉旋具的规格有100mm、150mm、200mm、300mm和400mm等几种，其规格是以旋具体部分的长度来表示的，使用时，应按螺钉一字形沟槽的宽度来选择相适宜的螺钉旋具，如图6-9a所示。

图6-8 螺纹联接

2）十字螺钉旋具。十字螺钉旋具主要用来装拆头部带有十字槽的螺钉，使用时，旋具不易从十字沟槽中滑出，保证了操作的可靠性，如图6-9b所示。

3）弯头旋具。弯头旋具的两端各有一个刃口且互相垂直，适用于螺钉头顶部空间受到限制的拆装场合，如图6-9c所示。

（2）扳手 扳手是用来装拆六角形、正方形螺钉及各种螺母的，常用工具钢、合金钢或可锻铸铁制成。扳手分为通用扳手、专用扳手和特种扳手三类。

图6-9 旋具

1）通用扳手。通用扳手又称活扳手，钳口的开口尺寸可在一定范围内调节，以适应不同的螺母尺寸。使用通用扳手时应让其固定钳口承受主要作用力，以防止歪斜，否则容易损坏扳手或损伤螺母头部的表面，如图6-10所示。通用扳手的规格用长度表示，不同规格的螺母应选择相应规格的通用扳手。

2）专用扳手。专用扳手指只能扳动一种规格的螺母或螺钉的扳手，如图6-11所示。

图6-10 通用扳手

①呆扳手：用于装拆六角形或方头的螺母或螺钉，有单头和双头之分。其开口尺寸与螺母或螺钉对边间距的尺寸相适应，通常根据标准尺寸做成一套，如图6-11a所示。

②整体扳手：分为正方形、六角形、十二角形（梅花扳手）等。整体扳手只要转过较小的角度，就可以改换方向再用力，适用于工作空间狭小、不能容纳普通扳手的场合，如图6-11b所示。

③套筒扳手：由一套尺寸不等的梅花套筒组成，用于受结构限制无法用其他扳手装拆的场合或为了节省装拆时间时采用，其使用方便，工作效率较高，如图6-11c所示。

④钳形扳手：专门用来锁紧各种结构的圆螺母，如图6-11d所示。

图6-11 专用扳手

⑤内六角扳手：用于装拆内六角圆柱头螺钉。这种扳手一般是成套的，可供装拆M4～M30的内六角圆柱头螺钉，如图6-11e所示。

3）特种扳手。特种扳手是根据某些特殊要求而制作的扳手。图6-12a所示为指针式测力扳手，用于严格控制螺纹联接能达到的拧紧力矩的场合，以保证连接可靠。图6_-12b所示为棘轮扳手，使用时反复摆动手柄即可逐渐拧紧螺母或螺钉，使用方便，效率较高。

图6-12 特种扳手

3.能力掌握

（1）螺钉、螺母的装配

1）清理连接件与被连接件，确定螺杆没有弯曲变形，螺钉头部、螺母底面应与被连接件表面接触良好。

2）装配时拧紧力大小要合适，保证被连接件均匀受压，互相紧密贴合，连接牢固。

3）拧紧成组螺母或螺钉时，为使被连接件及螺杆受力均匀一致、不产生变形、互相贴合紧密、连接牢固，应根据被连接件的形状和螺母或螺钉的实际分布情况，按一定的顺序逐次拧紧，一般分2～3次拧紧，如图6-13所示，而拆卸时的顺序与装配时的顺序刚好相反。

图6-13 拧紧螺钉或螺母的顺序

（2）双头螺柱的装配

1）保证双头螺柱的轴线与机体表面垂直，可用90°角尺进行检验。有较小的偏斜时，可用丝锥找正后再装配，或将装入的双头螺柱矫正至垂直；偏斜较大时，不得强行进行装配，以免损坏工件。

2）将双头螺柱紧固端旋入机体时，必须使用润滑油，以防止发生咬合现象。

3）保证双头螺柱与机体螺纹的配合有足够的紧固性。常用的双头螺柱紧固端的紧固方式如图6-14所示，拧紧双头螺柱的方法如图6-15所示。

图6-14 双头螺柱紧固端的紧固形式

a）具有足够的过盈量 b）带有台肩紧固 c）用弹簧垫圈止退

图6-15 拧紧双头螺柱的方法

（3）螺纹联接的预紧与防松

1）螺纹联接的预紧。绝大多数螺纹联接在装配时都必须拧紧，使连接件和被连接件在承受工作载荷之前预先受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。

预紧的目的在于增强连接的可靠性和紧密性，以防止受载后被连接件间出现缝隙或发生相对滑移。特别是对于有气密性要求的管路、压力容器等的连接，选用较大的预紧力对螺纹联接的可靠性以及连接件的疲劳强度都是有利的。但过大的预紧力会导致整个连接的结构尺寸增大，也会使连接件在装配或偶然过载时被拉断。因此，对于重要的螺栓联接，装配时应严格控制预紧力。预紧力可以通过拧紧螺母获得，其大小由螺栓联接的要求确定。控制预紧力的方法很多，通常是借助测力矩扳手或定力矩扳手，利用控制拧紧力矩的方法来控制预紧力的大小。重要的螺栓联接应尽量不采用小于M12的螺栓，以免装配时由于预紧力过大而被拧断。

2）螺纹联接的防松。螺纹联接在设计上都是满足自锁条件的，在静载荷作用下或温度变化不大的情况下，螺纹联接不会松脱，这种性能称为螺纹的自锁性。联接螺纹大多釆用单线螺纹，能满足自锁要求，但在冲击、振动、变载荷、温度变化等因素的影响下，螺纹副间的摩擦力有可能减小或瞬时消失，使螺纹联接松动，甚至松开，导致机器不能正常工作，甚至发生严重事故，造成很大危害。所以螺纹联接必须采取有效的防松措施，以保证连接的安全、可靠性。

常见的几种防松装置和防松方法见表6-1。

表6-1 螺纹联接常用的防松方法

二、键联接的装配

1.知识点分析

键主要用于联接轴和轴上的传动零件（齿轮、带轮、凸轮等），实现周向固定并传递转矩；有的键也可以实现零件的轴向固定或轴向移动，用作动联接。这种用键将轴及轴上传动零件联接起来的方式称为键联接。键联接具有结构简单、工作可靠、装拆方便及已经标准化等特点，在生产中得到了广泛的应用。

根据结构特点和用途不同，键联接可分为松键联接、紧键联接和花键联接三大类。

（1）松键联接 松键联接指靠键的侧面来传递转矩，对轴上零件只做周向固定，不能承受轴向力，能保证有较好的对中性和较高的传动精度的键联接。松键联接主要有普通平键联接，如图6-16a所示；半圆键联接，如图6-16b所示；导向键联接，如图6-16c所示；滑键联接，如图6-16d所示。

松键联接的技术要求是保证键与键槽的配合要求；键与键槽应具有较小的表面粗糙度值；装配后应保证键与轴上键槽的底面贴合，接触良好，键的顶面应与轮毂上键槽的顶面留有一定的间隙，并符合图样的要求；键与键槽的两侧面应均匀接触，配合尺寸符合图样的要求。

图6-16 松键联接

（2）紧键联接 紧键联接指利用键的上、下两表面作为工作面来传递转矩的键联接。常用的紧键联接有楔键联接和切向键联接，如图6-17所示。

紧键联接的技术要求是键的斜度应与轮毂上键槽的斜度一致；键与键槽的两侧面留有一定的间隙；装配时应保证拆卸时的工艺要求。(https://www.xing528.com)

图6-17 紧键联接

a）楔键联接 b）切向键联接

（3）花键联接 花键联接指由周向均布的多个键齿的花键轴与带有相应键槽的轮毂相配合的键联接。花键联接的键齿侧面为工作面，工作时靠齿的侧面挤压传递转矩。花键根据其齿形的不同，可分为矩形花键和渐开线花键两种，其中应用较广的是矩形花键，图6-18所示的花键联接可以实现静联接和动联接两种形式的联接。静联接时轴与轴上零件相对固定，没有相对运动；动联接时轴上零件在轴上沿轴线在一定范围内滑移，按需要改变零件在轴上的位置。

图6-18 矩形花键联接

2.能力掌握

（1）松键联接的装配

1）清理键及键槽上的毛刺，保证配合的正确性。

2）检查键的质量。对于重要的键联接，装配前应检查键槽对轴线的对称度和平行度误差以及键侧面的直线度误差。

3）用键的头部与轴上键槽进行试配，保证其配合性质。

4）锉配键长时，在键长方向上键与轴上键槽间通常留有约0.1mm的间隙。

5）装配时，要在配合面上加机油，将键压装在轴上键槽内，并保证与键槽底面接触良好。

6）按要求试配并安装齿轮等轴上零件，要求键与键槽的非配合面应留有间隙，达到使用要求。

（2）紧键联接的装配

1）键的上、下工作表面与键槽底部应贴紧，保证配合要求；键的两侧面应留有一定的间隙。

2）键的斜度要与轮毂的斜度一致，保证工件不会发生歪斜。

3）钩头楔键装配后，不应使钩头紧贴轴上工件的端面，必须留有一定的距离，以方便拆卸。

（3）花键联接的装配

1）静联接花键的装配。静联接时，轴上零件应在花键轴上固定，配合面间应有一定的过盈量。装配时，如过盈量较小，可用铜棒轻轻敲入，但不得过紧，以防损伤配合表面；如过盈量较大，可将轴上零件加热至80～120℃后进行热装。

2）动联接花键的装配。动联接时，轴上零件在花键轴上可以自由滑动，没有阻滞现象，因此装配时应保证适当的间隙，以用手感觉不到明显的周向间隙为宜。

三、销联接的装配

1.知识点分析

销联接指用销将两个零件联接起来的连接方式。销是一种标准件，其形状和尺寸均已标准化，有圆柱销、圆锥销、开口销等几种结构形式，应用最多的是圆柱销和圆锥销。

销联接结构简单，装拆方便，主要起定位、联接和安全保护的作用。用作确定零件之间相互位置的销，通常称为定位销，如图6-19a所示；用来传递动力或转矩的销称为联接销，使用圆柱销或圆锥销可传递不大的横向力或转矩，依靠过盈配合而使连接紧固，工作时受剪切和挤压作用，如图6-19b所示；当传递的动力或转矩过载时，用于联接的销首先被切断，从而保护被联接的零件免受损坏，这种销称为安全销，如图6-19b所示。

图6-19 销联接

图6-20 用C形夹头压装圆柱销

2.能力掌握

（1）圆柱销的装配 圆柱销一般是通过过盈配合固定在销孔中的，以实现定位和连接。装配前，被连接件的各孔应进行配钻和配铰，以保证各孔的同轴度和表面质量，同时要控制好过盈量，以保证连接的紧固性和准确性。装配时，将孔清理干净，在销的表面涂上机油，用铜棒将销轻轻敲入配合孔中，或用C形夹头把销压入孔内，如图6-20所示。圆柱销不宜多次装拆，否则会降低定位精度和连接的紧固程度。

（2）圆锥销的装配 圆锥销以小端直径和长度代表其规格。装配前，以小端直径选择钻头，被连接件的各孔应进行配钻和配铰，以保证各孔的同轴度和表面质量。铰孔时，用压装法控制孔径，孔径大小以圆锥销长度的80%左右能自由插入为宜；装配时，可用锤子敲入，销的大头可稍微露出或与被连接件表面平齐，如图6-21所示。在拆卸圆锥销时，一般从一端向外敲击即可，有螺尾的圆锥销可用螺母旋出、拆卸带内螺纹的销时，可采用拔销器将其拔出。圆锥销具有1∶50的锥度，定位准确，可多次拆装而不影响其定位精度。

图6-21 圆锥销的装配

四、过盈连接的装配

1.知识点分析

过盈连接是利用零件上相互配合的孔和轴之间的过盈量实现连接的一种连接方法。装配后，轴的直径被压缩，孔的直径被胀大，二者因变形而使配合面间产生压力；工作时，由此压力产生摩擦力来传递转矩和轴向力。

过盈连接的结构简单、定心精度高、承载能力强，在冲击和振动载荷的作用下能可靠地工作，但过盈连接装配较困难，对配合表面的尺寸精度及表面质量要求较高。过盈配合常用于较重载荷和不经常拆卸的场合。

过盈连接装配的技术要求如下。

1）按连接要求的紧固程度确定准确的过盈量，过盈量过大会使装配困难，过小不能满足传递转矩的要求，因此实际过盈量应能保证两个零件的正确位置和连接的可靠性。

2）配合表面应具有较小的表面粗糙度值，并保证配合表面洁净。

3）配合件应有较高的几何精度，装配中要注意保持轴孔中心线的同轴度，以保证装配后有较高的对中性。

4）装配前，配合表面要涂油，以免损伤工件表面。

5）装配时，压入过程应平缓连续，不宜太快。

6）对细长件或薄壁件，需注意检査过盈量和几何偏差。装配时应保持垂直位置，以免发生变形。

2.能力掌握

常用的过盈连接有圆柱面过盈连接和圆锥面过盈连接。

（1）圆柱面过盈连接的装配 圆柱面的过盈连接是通过轴、孔尺寸差获得的过盈来实现的。根据过盈量的大小，可采用不同的装配方法。

1）压入装配法。当过盈量及配合尺寸较小时，在常温下一般采用压入装配法。可用锤子加垫块进行冲击压入，如图6-22a所示，适用于配合要求较低或配合长度较短的小型工件或过盈量较小的连接；也可采用工具进行压入，图6-22b所示为用C形夹头和压力机压入，其导向性较好，适用于大中型工件或过盈量较大的连接。

图6-22 压入装配法

2）温差装配法。温差装配法利用的是金属材料热胀冷缩的物理特性，有热胀装配法和冷缩装配法两种。

热胀装配法是在装配前先将孔加热，使之胀大，然后将其套装在轴上，待孔冷却后，轴和孔就形成了过盈连接。热胀装配的加热方法应根据配合处过盈量及工件尺寸的大小来选择。过盈量较小的零件可放在沸水槽（80～100℃）、蒸汽加热槽（120℃）或热油槽（90～320℃）中加热；过盈量较大的中小型零件可放在电阻炉或红外线辐射加热箱中加热；过盈量大的大中型零件可用感应加热器加热。

冷缩装配法是在装配前先对轴进行低温冷却，使之缩小，然后与常温孔装配，得到过盈连接。冷却方法应根据配合处过盈量及工件尺寸的大小来选择：过盈量小的小型零件和薄壁衬套等零件的装配可采用干冰将轴冷却至-78℃进行装配；过盈量较大的零件可采用液氮将轴冷却至-195℃进行装配。

（2）圆锥面过盈连接的装配 圆锥面的过盈连接是利用锥轴和锥孔产生相对位移而相互挤压，从而获得过盈连接，常采用螺母压紧装配法和液压装配法。

1）螺母压紧装配法。螺母压紧装配法是通过拧紧螺母使配合面压紧形成过盈连接。配合面的锥度小时，所需轴向力小，但不宜拆卸；配合面的锥度大时，拆卸方便，但拉紧轴向力增大。通常锥度可取1∶30～1∶8，如图6-23所示。

2）液压装配法。液压装配法是在装配时用高压油泵将油由包容件上的油孔或油沟压入到配合面，也可以由被包容件上的油孔或油沟压入到配合面，如图6-24所示。此时，高压油使包容件内径胀大，被包容件外径缩小，当施加一定的轴向力时，就能使轴和孔互相压入。当压入至预定的轴向位置后，排出高压油，即可形成过盈连接。同理，也可以利用高压油进行拆卸。采用液压装配法不需要很大的轴向力，配合面不容易损伤，但对配合面的接触精度要求较高，且需要高压油泵等专用设备。液压装配法多用于承载较大且需要多次装拆的场合，尤其适用于大型零件的装配。

图6-23 螺母压紧装配法

图6-24 液压装配法