【机械设计】紧固件的分类及选用方法

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选择紧固件时，应优先确定类别，再确定其品种和规格。

1．确定类别

标准紧固件共分十二大类，选用时按紧固件的使用场合和其使用功能进行确定。

(1)螺栓螺栓再机械制造中广泛应用于可拆连接，一般与螺母（通常再加上一个垫圈或两个垫圈）配套使用。

(2)螺母螺母与螺栓相配使用。

(3) 螺钉螺钉通常是单独（有时加垫圈）使用，一般起紧固或紧定作用，应拧入机体的内螺纹。

(4)螺柱螺柱多用于连接被连接件之一厚度大，需使用结构紧凑或因拆卸频繁而不宜采用螺栓连接的地方。螺柱一般为两端都带有螺纹（单头螺柱为单端带螺纹），通常将一头螺纹牢固拧入部件机体中，另一端与螺母相配，起连接和紧固的作用，但在很大程度上还具有定距的作用。(5)木螺钉木螺钉用于拧入木材，起连接或紧固作用。

(6)自攻螺钉与自攻螺钉相配的工作螺孔不需预先攻丝，在拧入自攻螺钉的同时，使内螺纹成型。

(7)垫圈垫圈放在螺栓、螺钉和螺母等的支承面与工件支承面之间使用，起防松和减小支承面应力的作用。(8)挡圈挡圈主要用来将零件在轴上或孔中定位、锁紧或止退。

(9)销销通常用于定位，也可用于连接或锁定零件，还可作为安全装置中的过载剪断元件。

(10)铆钉铆钉一端有头部，且杆部无螺纹。使用时将杆部插入被连接件的孔内，然后将杆的端部铆紧，起连接或紧固作用。

(11)连接副连接副即螺钉或螺栓或自攻螺钉和垫圈的组合。垫圈装于螺钉后，必须能在螺钉（或螺栓）上自由转动而不脱落。主要起紧固或紧定作用。

(12)其他主要包括焊钉等内容。

2．确定品种

(1) 品种的选择原则

① 从加工、装配的工作效率考虑，在同一机械或工程内，应尽量减少使用紧固件的品种；

② 从经济考虑，应优先选用商品紧固件品种。

③ 根据紧固件预期的使用要求，按型式、机械性能、精度和螺纹等方面确定选用品种。

(2) 型式 ① 螺栓

a) 一般用途螺栓：品种很多，有六角头和方头之分。六角头螺栓应用最普通，按制造精度和产品质量分为 A、B、C 等产品等级，以 A 和 B 级应用最多，并且主要用于重要的、装配精度高以及受较大冲击、振动或变载荷的地方。六角头螺栓按其头部支承面积大小及安装位置尺寸，可分为六角头与大六角头两种；头部或螺杆有带孔的品种供需要锁紧时采用。方头螺栓的方头有较大的尺寸和受力表面，便于扳手口卡住或靠住其他零件起止转作用，常用在比较粗糙的结构上，有时也用于 T 型槽中，便于螺栓在槽中松动调整位置。见 GB8、GB5780～ 5790 等。

b) 铰制孔用螺栓：使用时将螺栓紧密镶入铰制孔内，以防止工件错位，见 GB27 等。

c) 止转螺栓：有方颈、带榫之分，见 GB12～15 等；d) 特殊用途螺栓：包括 T 型槽用螺栓、活节螺栓和地脚螺栓。T 型槽用螺栓多用于需经常拆开连接的地方；地脚螺栓用于水泥基础中固定机架或电机底座。见 GB798、GB799 等；

e) 钢结构用高强度螺栓连接副：一般用于建筑、桥梁、塔架、管道支架及起重机械等钢结构的摩擦型连接的场合，见 GB3632 等。

② 螺母

a) 一般用途螺母：品种很多，有六角螺母，方螺母等。六角螺母配合六角螺栓应用最普遍，按制造精度和产品质量分为 A、B、C 级等产品等级。六角薄螺母在防松装置中用作副螺母，起锁紧作用，或用于螺纹连接副,主要承受剪切力的地方。六角厚螺母多用于经常拆卸的连接中。方螺母与方头螺栓配用，扳手卡住不易打滑，多用于粗糙、简单的结构。见 GB41、GB6170～6177 等；

b)开槽螺母：主要指六角开槽螺母，即在六角螺母上方加工出槽。它与螺杆带孔螺栓和开口销配合使用，以防止螺栓与螺母相对转动，见 GB6178～6181 等；

c) 锁紧螺母：指具有锁紧功能的螺母，有尼龙嵌件六角锁紧螺母和全金属六角锁紧螺母等。六角尼龙圈锁紧螺母具有非常可靠的防松能力，在使用温度-60～+100℃和一定的介质条件下，具有不损坏螺栓及被连接件和可以频繁装卸等有点。见 GB889、GB6182～6187 等；

d)特殊用途螺母：如蝶形螺母、盖形螺母、滚花螺母和嵌装螺母等。蝶形螺母一般不用工具即可拆装，通常用于需经常拆开和受力不大的地方；盖形螺母用在端部螺扣需要罩盖的地方。见 GB62、GB63、GB802、 GB923、GB806、GB807、GB809 等。

③ 螺钉

a) 机器螺钉：因头型和槽形不同而分成许多品种。头型有圆柱头、盘头、沉头和半沉头几种，头部槽形一般为开槽（一字槽）、十字槽和内六角槽三种。十字槽螺钉施拧时对中性好，头部强度比一字槽的大，不易拧秃，一般多用于大批量生产中。内六角螺钉、内六角花形螺钉可施加较大的拧紧力矩，连接强度大，头部能埋入机体内，用于要求结构紧凑、外形平滑的连接处。见 GB65、GB67～69 及 GB818～ 820 等；

b) 紧定螺钉：紧定螺钉作固定零件相对位置用，头部有带一字槽的、内六角的和方头等类型。方头可施加较大的拧紧力矩，顶紧力大，不易拧秃，但头部尺寸较大，不便埋入零件内，不安全，特别是运动部位不宜使用。带一字槽的、内六角的则便于沉入零件。紧定螺钉末端根据使用要求的不同，一般最常用的有锥端、平端、圆柱端三种。锥端适用于硬度小的零件；使用无尖的锥端螺钉时，在零件的顶紧面上要打坑眼，时锥面压在坑眼边上。末端为平端的螺钉，接触面积大，顶紧后不伤零件表面，用于顶紧硬度较大的平面或经常调节位置的场合。末端为圆柱端的螺钉不损伤零件表面，多用于固定装在管轴（薄壁件）上的零件，圆柱端顶入轴上的孔眼种，靠圆柱端的抗剪切作用，可传递较大的载荷。见 GB71、GB73～75、GB77～78 等；

c)内六角螺钉：内六角螺钉适用于安装空间较小或螺钉头部需要埋入的场合，见 GB70、GB6190～6191 和 GB2672～2674 等；

d)特殊用途的螺钉：如定位螺钉、不脱出螺钉和吊环螺钉，见 GB72、 GB828～829、GB837～839、GB948～949 和 GB825 等。

④ 螺柱

a)不等长双头螺柱：适用于一端拧入部件机体起连接或紧固作用的场合，见 GB897～900；

b)等长双头螺柱：适用于两端与螺母相配起连接或定距作用。见 GB901、 GB953 等。

⑤ 木螺钉因头型和槽形不同而分成许多品种。头型有圆头、沉头、半沉头等几种，头部槽形为开槽(一字槽)和十字槽两种，见 GB99～101、GB950～ 952。

⑥ 自攻螺钉

a) 普通自攻螺钉：螺纹符合 GB5280,螺距大，适合在薄钢板或铜、铝、塑料上使用，见 GB845～847，GB5282～5284 等；

b) 自攻锁紧螺钉：螺纹符合普通米制粗牙螺纹，适合在需耐振动场合使用，见 GB6560～6564。

⑦ 垫圈

a)平垫圈：用以克服工件支承面不平和增大支承面应力面积，见 GB848、 GB95～97 和 GB5287;

b)弹簧（弹性）垫圈：弹簧垫圈靠弹性及斜口摩擦防止紧固件的松动，广泛用于经常拆卸的连接处。内齿弹性垫圈、外齿弹性垫圈圆周上具有很多锐利的弹性翘齿，刺压在支承面上，能阻止紧固件的松动。内齿弹性垫圈用于头部尺寸较小的螺钉头下；外齿弹性垫圈多用于螺栓头和螺母下。带齿的弹性垫圈比普通弹簧垫圈体积小，紧固件受力均匀、防止松动也可靠，但不宜用于常拆卸处。见GB93、GB859～860 和 GB955；

c)止退垫圈：有内齿锁紧垫圈、外齿锁紧垫圈、单耳止动垫圈、双耳止动垫圈和圆螺母用止动垫圈等。单耳和双耳止动垫圈允许螺母拧紧在任意位置加以锁定，但紧固件需靠边缘处为宜，见GB861～862、GB854～855、GB858 等；

d)斜垫圈：为了适应工作支承面的斜度，可使用斜垫圈。方斜垫圈用来将槽钢、工字钢翼缘之类倾斜面垫平，使螺母支承面垂直于钉杆，避免螺母拧紧时使螺杆受弯曲力。见 GB852～853 等。

⑧ 挡圈

a) 弹性挡圈：轴用和孔用弹性挡圈卡在轴槽或孔槽中供滚动轴承装入后止退用，另外还有轴用开口挡圈，主要用来卡在轴槽中作零件定位用，但不能承受轴向力。见 GB893～894 和 GB896;

b)钢丝挡圈：有孔用(轴用)钢丝挡圈及钢丝锁圈。钢丝挡圈装在轴槽或孔槽中供零件定位用，同时亦可承受一定的轴向力。见 GB895.1～.2、GB921；

c)轴类件用锁紧挡圈：有用锥销锁紧的挡圈和用螺钉锁紧的挡圈，主要用于防止轴上零件的轴向移动。见 GB883～892。

d)轴端挡圈：有用螺钉紧固的轴端挡圈和用螺栓紧固的轴端挡圈，主要用来锁紧固定在轴端的零件。见 GB883～982。

⑨ 销

a)圆柱销：圆柱销多用于轴上固定零件，传递动力，或作定位元件。圆柱销有不同直径公差，可供不同配合要求使用。圆柱销一般靠过盈固定在孔中，因此不宜多拆卸。见 GB119～120、GB878～880 等；

b)圆锥销：圆锥销具有 1：50 的锥度，便于安装对眼，也可保证自锁，一般用作定位元件和连接元件，多用于要求经常拆卸的地方。内螺纹圆锥销和螺尾锥销，用于不穿通的孔或者用于很难打出销钉的孔中。开尾圆锥销打入孔中后末端可张开，防止销钉本身从孔内滑出。见 GB117～118、GB881 和 GB877 等。圆柱销和各种圆锥销的销孔，一般都需经过铰孔加工，多次装拆后会降低定位的精度和连接的紧固，只能传递不大的载荷。弹性圆柱销本身具有弹性，装在孔中保持有张力，不易松脱，拆卸方便，且不影响配合性质，销孔不需铰制。带孔销和销轴，都用于铰连接处；

c)开口销：开口销是连接机件的防松装置，使用时穿入螺母、带销孔的螺栓或其他连接件的销孔中，然后把脚分开。见 GB91。

⑩铆钉

a)热锻成型铆钉：一般规格较大，多用于机车、船舶及锅炉等，通常需通过热锻使头部成型，见 GB863～866；

b)冷镦成型铆钉：一般直径规格 16mm，通常通过冷镦使头部成型，见 GB867～870、GB109 等。

c)空心和半空心铆钉：空心铆钉用于受剪力不大处，常用来连接塑料、皮革、木料、帆布等非金属零件。

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来源：非标机械专栏

【机械设计】轴系设计所需考虑的七大要点解析，速看！

什么是轴轴基本上是任何机器的旋转部件，其横截面为圆形，用于将动力从一个部分传递到另一个部分或从动力产生机到动力吸收机。为传递动力，轴的一端与动力源相连，另一端与机器相连。轴可以根据需要是实心或空心的，空心轴有助于减轻重量并提供优势。轴的一般描述轴是机器中使用的非常重要的元件之一。它们用于支撑旋转部件，例如滑轮和齿轮，它们由位于刚性机器外壳中的轴承支撑。位于轴上的齿轮和皮带轮有助于传递运动。许多其他旋转元件通过键安装在轴上。由于轴所支撑的构件的反作用力和动力传递产生的扭矩，它们承受弯矩和扭矩。轴总是具有圆形横截面，可以是空心的或实心的。轴可分为曲柄轴、直线轴、铰接轴或柔性轴，但直线轴通常用于传递动力。轴通常设计为陡峭的圆柱杆，因此它们在整个长度上具有不同的直径，尽管具有恒定直径的轴易于生产。阶梯轴中的应力大小随其长度而变化。具有统一直径的轴不适合拆卸、组装、维护，并且这些轴在紧固安装在它们上的零件时会产生复杂性，特别是轴承。轴的类型：1. 传动轴：这些轴是阶梯轴，用于在一个源之间传递动力到另一个吸收动力的机器。在轴齿轮、轮毂或皮带轮的阶梯部分上安装用于传递运动。示例：高架轴、线轴、副轴和所有工厂的轴。（图片来源于互联网，如有侵权，联系删除）2. 机械轴：这些轴位于组件的内部，是机器的组成部分。示例：汽车发动机中的曲轴是机器轴。（图片来源于互联网，如有侵权，联系删除）3. 车桥轴这些轴支撑旋转元件，例如轮子，可以安装在带有轴承的外壳中，但轴是非旋转元件。这些主要用于车辆。示例：汽车中的车轴。（图片来源于互联网，如有侵权，联系删除）4. 主轴轴这些是机器的旋转部分；它容纳工具或工作空间。它们是短轴，在机器中使用，它们是用于机器的短轴。示例：车床中的主轴。（图片来源于互联网，如有侵权，联系删除）轴用材料通常低碳钢是用于轴的材料。如果需要高强度，则使用合金钢，如镍铬、镍、铬钒钢。它们通常是通过热轧和冷拔和研磨形成的。通常用于常规轴的材料是50 C12、50 C4、45 C8、40 C8级的碳钢。用于轴的材料应具有以下特性：1. 材料应具有高强度2. 材料应具有高耐磨性3. 材料应具有热处理特性4. 材料应具有良好的机械性能5. 材料必须具有低缺口敏感系数轴的标准尺寸l 机械轴可达 25 毫米，步长为 0.5 毫米。l 传动轴轴的标准尺寸 -步长25 毫米至 60 毫米 – 5 毫米步长60 毫米至 100 毫米 – 10 毫米步长110 毫米至 140 毫米 – 15 毫米步长140 毫米至 500 毫米 – 20 毫米步长机器轴的标准尺寸可达 25 毫米，步长为 5 毫米。对于轴，标准长度为5m、6m和7m，但一般取1m至2m。轴中的应力在轴中引起的应力为：l 由于扭矩传递而引起的剪切应力（由于扭转载荷引起的扭矩）l 由于作用在机械元件（如皮带轮和齿轮）上的力以及轴的自重而引起的弯曲应力，其性质为压缩或拉伸l 由弯曲和扭转载荷引起的组合应力设计应力最大允许剪应力为：1. 轴为 56000 KN/m2，键槽留有余量。2. 轴为 42000 KN/m2，不带键槽余量。最大允许弯曲应力为：1. 轴为 112000 KN/m2，键槽留有余量。2. 轴为 84000 KN/m2，不带键槽余量。轴的制造轴采用热轧工艺制造。与热轧相比，冷轧时轴的强度更高，但冷轧会导致高残余应力，导致轴在加工时变形。锻造工艺用于制造更大直径的轴。轧制完成后，对轴进行端部加工，轴的一端装在检查上，轴的另一端用车床的转塔支撑。为了精加工轴，刀具固定刀架，当电源打开时，卡盘开始旋转轴。千分表用于在加工前检查轴的同心度，并根据用途进行车削、端面、切槽、锥度车削等多种操作。大批量、CNC 等应用最适合最终加工过程。也可以用轴夹在刀具旋转和夹具之间的数控双端机床进行加工。为实现同心度和圆度，旋转刀具应在中心线相对。传动轴和电机通常采用这种工艺制造轴传动我们知道轴用于动力传输，因此用于计算动力传输的公式是：P = 2πNT/ 60 瓦其中，P 是传输的功率N 是每分钟转数 (RPM)T 是以 Nm 为单位的扭矩用于各种应用的轴的速度应用 – RPM 速度推荐：1. 机械：100 – 2002. 木工机械：250 – 7003. 纺织业：300 – 8004. 轻型机械车间：150 – 3005. 副轴：200 – 600轴设计轴可以根据不同的载荷考虑通过两种不同的过程进行设计：1、以强度为基础的轴设计传动轴通常易受弯矩、扭矩、轴向拉力及其组合的影响。通常，轴承受扭转应力和弯曲应力的组合载荷。l 轴承受拉应力拉伸应力 = P/A其中，A = (π/ 4) x D²D 是轴的直径，单位为 mml 轴承受弯矩弯曲应力 = (Mb x Y)/ I在这里，Mb = 弯矩Y = D/ 2 其中 D 是直径I = 转动惯量 = (π x D⁴)/ 64l 轴承受扭矩扭转应力 = Mt x R/J在哪里，Mt = 扭转力矩R = D/ 2 其中 D 是直径J = 极惯性矩 = (π x D⁴)/ 322、以刚性为基础的轴设计如果轴不会扭曲太多，则传动轴在扭转刚度的基础上被称为刚性。{Mt/ J} = {(G x ө)/ L}在这里，Mt = 以 N 为单位的扭矩 – mmJ = 极惯性矩 = (π x D⁴)/ 32D = 轴的直径（mm）Ө = 扭转角G = 刚度模量 N/mm²轴的优点l 他们不太可能卡住l 与链条系统相比，它们需要更少的维护l 它们具有很高的抗扭强度l 它们具有很高的极惯性矩值l 他们非常坚固，不太可能发生故障l 空心轴的内部形状是空心的，因此它们需要的材料较少l 对于相同的扭矩传递值，空心轴与实心轴相比重量轻l 它们具有很高的回转半径轴的缺点l 由于松耦合，它们有功率损耗l 它们在旋转时发生振动l 它们会产生持续的噪音l 制造和维护成本较高l 制造难度大l 改变轴的速度并不容易l 由于机械问题，停机时间较长l 高架轴的油滴l 使用弹性联轴器（如板簧联轴器）会导致轴之间的速度损失l 如果轴发生故障，则需要花费大量时间进行维修机械设计的内容讲解到此结束，留言功能已开通，欢迎各位进行补充。 -End-免责声明：本文系网络转载或改编，仅供学习，交流所用，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删。来源：非标机械专栏