螺纹、挡圈、键和销的装配技巧

1.螺纹的装配

常用螺纹按用途分为普通螺纹（也称紧固螺纹）、传动螺纹和紧密螺纹（也称密封螺纹）3大类。其中紧固螺纹的牙型为三角形，用于将2个以上零件进行固定连接，其性能指标为可旋合性和连接的可靠性；传动螺纹的牙型主要为梯形、矩形等，用于运动和动力的传递，如机床中丝杠螺母副，其性能指标为传递运动和动力的准确性、可靠性；紧密螺纹的牙型以三角形为主，主要用于水、油、气的密封，如管道连接螺纹，这类螺纹结合应具有一定的过盈，以保证具有足够的连接强度和密封性。

螺纹连接是一种可拆卸的紧固连接，它具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，所以在固定联接中应用广泛。

1）螺纹连接的种类

普通螺纹连接的基本类型有螺栓连接、双头螺柱连接和螺钉连接。除此以外的螺纹联接称为特殊螺纹连接，如圆螺母联接等。

2）螺纹连接的拧紧力矩

（1）拧紧力矩的确定。在螺纹连接装配时应保证有一定的拧紧力矩，使螺纹副产生足够的预紧力，保证螺纹副具有一定的摩擦阻力矩，目的是增强联接的刚性、紧密性和防松能力等。

拧紧力矩的大小与螺纹连接件材料、预紧应力的大小和螺纹直径有关。预紧力不得大于其材料屈服点的80％。对于规定预紧力的螺纹连接，常采用一定方法来保证预紧力的准确性。对于预紧力要求不严格的螺纹连接，可使用普通扳手拧紧，凭借操作者的经验来判断预紧力是否适当。

（2）拧紧力矩的控制。拧紧力矩的控制方法主要有以下3种：

控制力矩法可使用指针式扭力扳手，使预紧力达到给定值。指针式扭力扳手如图2-4所示，它有一个长的弹性扳手杆5，其一端装有手柄1，另一端装有带四方头或六角头的柱体3，四方头或六角头上套装一个可更换的套筒，用钢球4卡住。在柱体3上还装有一个长指针2，刻度板7固定在柄座上，刻度单位为N·m。在工作时，扳手弹性杆5和刻度板一起随旋转的方向位移，指针尖6在刻度板上指出拧紧力矩的大小。

图2-4　指针式扭力扳手

1为手柄；2为指针；3为柱体；4为钢球；5为扳手弹性杆；6为指针尖；7为刻度板

控制转矩也可使用定力矩扳手，结构如图2-5所示，其操作简单，在每次使用前，应根据需要调整具体的转矩数值。当顺时针旋转调整螺钉时，弹簧被压缩，扳手的设定力矩增加。

图2-5　定力矩扳手

1为卡盘；2为圆柱销；3为弹簧；4为调整螺钉

控制螺栓弹性伸长法如图2-6所示，螺母拧紧前，螺栓的原始长度为L，按规定的预紧力拧紧后，螺栓的长度变为L2，测定M和L2的差值，即可计算出拧紧力矩的大小，此法对检测部分的精度要求较高。

图2-6　螺栓伸长量的测量

L1为螺栓未紧固时的初始长度；L2为螺栓的紧固后长度

控制螺母扭角法，此法的原理和测量螺栓弹性伸长法相似，在螺母拧紧到各被联接件消除间隙后，对此时螺母所在角度作一标记，螺母在旋紧后转到另一角度，通过测量此角度值确定预紧力。此法在有自动旋转设备时，可得到较高精度的预紧力。

3）螺纹的防松

螺纹联接一般都具有自锁性，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、变载荷以及工作温度变化很大时，为了确保联接可靠，防止松动，必须采取可靠的防松措施。

常用的螺纹防松装置有以下几种：

（1）弹簧垫圈防松。这种防松方法是靠摩擦力来可靠防止螺纹回松，应用较普遍，如图2-7所示。

图2-7　弹簧垫圈防松法

（2）钢丝防松。对成对或成组使用的螺钉，可以用钢丝穿过螺钉头互相绑住，以防止回松，如图2-8所示。用钢丝绑住的时候，必须用钢丝钳或尖嘴钳拉紧钢丝，钢丝旋转的方向必须与螺纹旋转方向相同，使螺钉不松动。

图2-8　用钢丝防止螺纹回松

（3）双耳止动垫圈防松。这种防松用于边缘连接或带槽孔连接部位，如图2-9所示。将螺母旋紧后，应使双耳止动垫圈的短边翘起固定于螺母，长边固定于被连接件的边缘或槽中。

图2-9　双耳止动垫圈防松方法

（4）圆螺母和止动垫圈防松。使用止动垫圈（又称带翅垫圈）时，先将止动垫圈的内翅插入轴的槽中，在圆螺母旋紧后，应使圆螺母槽与止动垫圈的某一外翅相对，再将外翅插入圆螺母槽内，如图2-10所示。

图2-10　圆螺母和止动垫圈组合的防松方法

（5）点铆法防松。当螺钉或螺母被拧紧后，用点铆法可以防止螺钉或螺母松动。样冲在螺钉头直径上的点铆；样冲在螺母侧面上的点铆。当螺纹外径d＞8mm时，铆3点，d≤8mm时，铆2点。这种方法防松比较可靠，但拆卸后联接零件不能再次使用，故仅用于特殊需要的防松场合。

（6）粘接法防松。在螺纹的接触表面涂上厌氧胶后，拧紧螺母或螺钉。一段时间后，螺纹接触面处的粘结剂会硬化，防松效果良好。厌氧胶的特性是其在没有氧气的情况下才能固化，而在有氧状态下呈现液态。

（7）双螺母防松。它是依靠两螺母，即主、副螺母间在螺母端面上所产生的摩擦力来防松的。

（8）开槽螺母与开口销防松。在开槽螺母旋紧时，应使开槽螺母的开槽处正对螺栓的销钉孔，然后将开口销插入螺栓的销钉孔内，并将其尾端翘起，以限制开槽螺母的回松。

4）螺纹连接的装配

（1）螺栓、螺钉及螺母的装配要求。

①螺栓、螺钉或螺母与贴合的表面要光洁、平整，贴合处的表面应为机械加工表面，否则容易使联接件受力面积过小或使螺栓发生弯曲。

②螺栓应露出螺母2～3个螺距，螺栓、螺钉或螺母和接触的表面之间应保持清洁，螺纹表面的脏物应当清理干净，并注意不要使螺纹部分接触油类物质，以免影响防松的摩擦力。

③螺栓连接时应注意拧紧力的控制。当拧紧力矩过大时，会出现螺栓或螺钉被拉长，甚至断裂和机件变形的现象。螺钉在工作中断裂，常常引起严重事故。而拧紧力矩太小，则不可能保证设备工作的可靠性。螺栓紧固时，宜采用呆扳手（尽量不用活扳手），不得使用打击法，不得超过螺栓的许用应力。

拧紧成组多点螺纹时，必须按一定的顺序进行，并做到分次逐步拧紧（重要联接一般分3次拧紧），否则会使零件或螺杆产生松紧不一致的现象，甚至变形。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，按如图2-11所示的标号秩序进行。在拧紧方形或圆形布置的成组螺母时，也必须对称进行拧紧，如图2-12所示。当有定位销时，应从靠近定位销的螺栓或螺钉开始拧紧。

图2-11　拧紧长方形布置的多点成组螺母顺序

图2-12　拧紧方形、圆形布置的成组螺母顺序

④联接件要有一定的夹紧力，紧密牢固。在工作中有振动、冲击，或有其他防松或锁紧要求时，为了防止螺钉和螺母松动，必须采用可靠的防松装置。

⑤在如压力容器等联接场合，要求螺栓具有一定的预紧，需计算出螺栓所需的预紧力。另外，为防止高压容器的泄漏，工作压力越大，螺栓的间距应越小，如表2-2所列。

表2-2　螺栓所承受工作压强与螺栓间距的关系

不锈钢、铜、铝等材质在进行螺栓连接时，应在螺纹部分涂抹防咬合剂。

（2）双头螺柱的装配要求如下：

应保证双头螺柱与机体螺纹的配合有足够的紧固性（即在装拆螺母的过程中，双头螺柱不能有任何松动现象）。为此，螺柱的紧固端应采用过渡配合，保证配合后中径有一定过盈量；也可利用台肩面或最后几圈较浅的螺纹，以达到配合的紧固性。当螺柱装入软材料机体时，应适当增加其过盈量。

双头螺柱的轴线必须与机体表面垂直，通常用90°角尺进行检验，如图2-13（a）所示。当双头螺柱的轴线有较小的偏斜时，可把螺柱拧出采用丝锥校准螺孔，或把装入的双头螺柱校准到垂直位置，如偏斜较大时，不得强行修正，以免影响联接的可靠性。

装入双头螺柱时，必须用油润滑，以免拧入时产生咬住现象，同时可使以后拆卸、更换较为方便。拧紧双头螺柱的专用工具见图2-13（b）、（c），采用2个螺母拧紧时，应先将2个螺母相互锁紧在双头螺柱上，然后扳动后面的一个螺母，把双头螺柱拧入螺孔中。

图2-13　拧紧双头螺柱的专用工具

2.挡圈的装配

挡圈是紧固在轴或套上的圈形零件，用于防止轴和轴上的零件相对移动。轴上零件的固定分为轴向固定和周向固定，挡圈主要是起到轴向固定的作用。

常用的挡圈有以下几种：(www.xing528.com)

（1）轴端挡圈

轴端挡圈其适用于对轴端零件的定位和固定，可承受较强的振动和冲击载荷，需采取必要防松措施，如加装弹簧垫圈等。

（2）弹簧挡圈

弹簧挡圈分为轴用弹簧挡圈和孔用弹簧挡圈2种，利用孔用或轴用挡圈钳来进行安装。

①轴用弹簧挡圈：用来固定轴上的零件，如齿轮、轴承内圈等。

②孔用弹簧挡圈：用来固定孔上的零件，如轴承外圈等。

（3）锁紧挡圈

锁紧挡圈分为螺钉锁紧挡圈和带锁圈的螺钉锁紧挡圈。锁圈用于卡入紧定螺钉头部的直槽内，以防止螺钉旋转退出，起到防松作用。

（4）开口挡圈

开口挡圈一般用于小轴的轴向定位，挡圈外形。轴向固定的方法有：轴肩或轴环固定、轴端挡圈和圆锥面固定、轴套固定、圆螺母固定和挡圈固定等。其中圆锥面和轴端挡圈固定具有较高的定心性，如图2-14所示。螺钉锁紧挡圈的固定方法如图2-15所示。带锁圈的螺钉锁紧挡圈的固定方法具有防松的功能，即在旋紧挡圈上的螺钉，使轴上零件固定后，应将锁圈（弹簧钢丝）锁入螺钉的槽中，防止螺钉回松。

图2-14　圆锥面和挡圈固定

图2-15　螺钉锁紧挡圈固定

3.键的分类与装配

键是标准零件，在机械装配中，键经常用于将轴和轴上的零件（如齿轮、皮带轮、联轴器等）进行联接，用以传递力和力矩，一些类型的键也可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向。

（1）键的分类

键的类型主要有平键、半圆键、楔键等，分别如图2-16（a）、（b）和（c）所示。平键按用途不同，又分为普通平键、导向平键和滑键3种。其中普通平键用于静联接，导向平键用于移动距离较小的动联接，滑键用于移动距离较大的动联接。普通平键的型号、尺寸对应的标记方法见表2-3。普通平键分为A型、B型、C型3种，如图2-17所示。

图2-16　常用键的外形

（a）平键　（b）半圆键　（c）楔键

表2-3　普通平键的标记方法

图2-17　平键的种类及键槽

平键连接和半圆键连接称为松键连接，其连接过盈量相对较小或不依靠其过盈量传递运动；楔键连接和切向键连接称为紧键连接，其为过盈连接，过盈量相对较大，过盈量的大小取决于传递力矩的大小。

在松键连接中，键的两侧面是工作面，在工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩，对此工作表面的尺寸精度和粗糙度的加工要求较高。键的上表面和轮毂的键槽底面间留有间隙。松键连接的对中性好，装拆方便，应用也最为广泛。

紧键连接用于静连接，键上、下面是工作表面，对此表面的加工精度要求较高。紧键连接的对中性差，一般不用于齿轮与轴等有较高运动精度要求的连接。

（2）键的装配

键装配的一般要求：键在装配前，需检查键和键槽的平面度、粗糙度等指标，重点检查键和键槽的工作表面的质量，如松健连接的键侧面，紧键联接的上、下表面。在装配时，轴键槽及轮毂键槽相对轴心线的对称度，应按图纸的设计要求。键在装配时，应用较软金属（如紫铜棒）将键打入，避免在装配过程中零件发生塑性变形。

①平键的装配。平键联接具有结构简单、对中性好、装拆方便等特点，因而得到广泛应用。平键的主要配合尺寸是键宽的配合，所以对键宽的尺寸公差、形位公差及粗糙度有较高要求。平键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。

a.普通平键的装配

普通平键一般与轴连接相对较紧，与毂连接较松。当键的连接部位承受较大载荷或冲击载荷时，应选用较紧连接，否则选用一般连接公差配合；在装配时，先将平键用铜棒打入轴的键槽孔中，确认键与键槽底部接触可靠后，再将毂打入，保证毂的底部与键的上表面间留有间隙。

b.导向平键的装配

当被连接的轮毂类零件在工作过程中，在轴上作较小距离的轴向移动时，则采用导向平键，如图2-18所示的变速箱中的滑移齿轮连接。导向平键的两侧面应与键槽紧密接触，与轮毂键槽底面留有间隙。装配时应保证配合件之间滑动自如，不应有松紧不均匀现象。

导向平键较长，一般用螺钉固定在轴上的键槽中。为了便于拆卸，键上制有起键螺孔，在该螺孔中拧入螺钉后可使键退出键槽。

滑键的装配如图2-19所示，当轴上零件滑移距离较大时，因所需导向键的尺寸过长，制造困难，所以应采用滑键联接。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移，这样只需在轴上铣出较长的键槽，而键可以做得较短。此装配应保证配合件之间滑动自如，避免存在松紧不均匀的现象。

图2-18　导向平键的装配

图2-19　滑键的装配

②半圆键连接。半圆键能在轴的键槽内摆动，以适应轮毂键槽底面的斜度，特别适合锥形轴端的连接。它的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适合于轻载联接。半圆键的两侧面应与键槽紧密接触，与轮毂键槽底面留有间隙。

③楔键连接。楔键上、下面是工作表面，上表面有1∶100的斜度，轮毂键槽底面也有1∶100的斜度。装配后，键的上下表面与轮毂和轴上的键槽底面压紧，工作时靠工作表面的摩擦力传递转矩，并能承受单向轴向力且起轴向固定作用。楔键的上、下表面与轴和毂的键槽底面接触面积不应小于70％，且接触部分不得集中于一段。外露部分的长度应为斜面总长度的10％～15％，不宜过大或过小，以便于传递力矩和装配调整。

楔键分为普通楔键和钩头楔键2种。楔键连接由于在工作表面产生很大预紧力，轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜，因此主要用于轮毂类零件定心精度要求不高和低转速的场合。

④切向键连接。切向键是由1对斜度为1∶100的楔键组成。装配时，2个键分别由轮毂两端楔入；装配后，2个相互平行的窄面是工作面；工作时，依靠工作面的挤压传递转矩。1对切向键只能传递单向转矩，当传递双向转矩时，应装2对相互成120°～130°的切向键。切向键能传递很大的转矩，常用于重型机械。

切向键的两斜面间，以及键的侧面与轴、轮毂的键槽工作面间，均应紧密接触。装配后，相互位置应采用销固定。

⑤花键的装配。花键连接由具有周向均匀分布的多个键齿的花键轴和具有同样数目键槽的轮毂组成。花键依靠键佐侧面的挤压传递转矩，由于是多齿传递载荷，所以承载能力强。由于齿槽浅，故对轴的削弱小，应力集中小，且具有定心好和导向性能好等优点，但需要专用设备加工，生产成本高。花键连接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接中。花键按齿形分为矩形花键和渐开线花键，其中矩形花键齿形简单，易于制造。

花键在装配时，应保证同时接触的齿数不少于总齿数的2/3，接触率在键齿的长度和高度方向不少于50％。间隙配合的花键的配合件之间应滑动自如，不应有松紧不均匀现象和卡阻现象。

4.销的装配

销起到联接、定位和防松等作用，常用于固定零件间的相互位置，并可传递不大的转矩，也可作为安全装置中的过载剪断元件。销的种类较多，按销的形状不同，可分为圆柱销和圆锥销。圆柱销利用过盈配合固定，多次拆卸会降低定位精度和可靠性；圆锥销常用的锥度为1∶50，装配方便，定位精度高，多次拆卸不会影响定位精度。销的装配一般采用击装法或压装法。

销的装配要求：

①销的型号、规格应符合装配图要求。为了保证销与销孔的过盈量，装配前应检查销圆锥销及销孔的几何精度和表面质量，表面粗糙度要小。

②销和销孔在装配前，应涂抹润滑油脂或防咬合剂。

③装配定位销时，不宜使销承受载荷，应根据不同销的特点和具体连接情况选择装配方法，并保证销孔的正确位置。

④圆锥销装配时，应与孔进行涂色检查，其接触率不应小于配合长度的60％，并应分布均匀。

⑤螺尾圆锥销装配后，大端应沉入孔内。一般圆锥销在装配时，销的大端应露出零件表面或与零件表面平齐，小端则应缩进零件表面或平齐。一般来说，在圆锥孔铰孔后，如手工能将圆锥销推入80％～85％，则是正常过盈情况，可保证联接的合理位置。

⑥在装配时如果发现销和销孔位置存在偏差等情况，应铰孔，并应另配新销。对配制定位精度较高的销，应进行现场配作，即在机电设备的几何精度符合要求或空载试车合格后进行。

⑦销在进行定位装配前，两个被联接件的相对位置应先调整好，然后进行两个配合件的同时钻孔（配钻），并应进行同时铰孔（配铰）。为了方便装配，被联接件上可以预留底孔，此底孔直径应小于销的直径，在装配销前需再次进行钻孔和铰孔。在铰孔完成后，应将销用紫铜棒轻轻敲入。

⑧在盲孔安装销钉或不便于拆卸时，应选用和装配带有螺纹的销。如果选用带有内螺纹的销，可使用专用工具——拔销器完成销的拆卸工作；如果选用带有外螺纹的销，则可以通过顺时针（螺尾一般为右旋螺纹）旋转螺母的方法将销拉出，完成拆卸。