机械基础课：紧固件选用

机械基础课程机械基础课：紧固件选用螺纹紧固件·选用·校核2026年课程导览01紧固件基础认识螺纹紧固件02三类连接辨析螺栓螺钉螺柱03强度校核性能等级与计算04规范选用步骤与标准依据01紧固件基础认识螺纹紧固件，理解连接本质紧固件：连接零件的标准件绝大多数紧固件已实现标准化、系列化、通用化，故称标准件。理解分类，是正确选型的第一步。类标准件定义与12大类通用螺栓、螺柱、螺钉、螺母、垫圈连接销、铆钉、自攻螺钉、木螺钉专用挡圈、连接副、焊钉三类典型结构螺栓头部+外螺纹螺杆，与螺母配合使用螺钉直接旋入被连接件螺纹孔，无需螺母铆钉靠自身变形实现不可拆卸连接螺纹要素决定连接性能三大要素决定螺纹性能与标记方式螺纹的可靠，源于要素的精准三大要素3项牙型按平面图形分三角形、梯形、锯齿形等旋向机械制造一般用右旋，仅特殊要求才用左旋线数分单线与多线，为便于制造一般不超过

4线为何广泛应用拧紧时能产生很大的轴向力，又能方便自锁，且外形尺寸小、制造简单、精度较高——是机械设备中最普遍的连接方式。连接的本质是摩擦传力“螺栓靠螺杆本身承受剪切力来固定？这是常见误解”1工程力学真相·一建立摩擦体系拧紧产生轴向预紧力压紧被连接件，接触面形成摩擦体系2工程力学真相·二摩擦承担载荷外部载荷由连接面间摩擦力承担螺栓本体只承受稳定拉应力关键结论连接可靠与否不取决于拧得多紧，而取决于预紧力是否落在合理范围并长期保持稳定。预紧力是摩擦传力的根基，也是强度校核的立足点。02三类连接辨析分清螺栓、螺钉、螺柱，选对连接方式螺栓：可拆卸的分体连接01连接工艺装配流程三步被连接件开通孔，螺杆穿过，配垫圈后旋紧螺母。靠头部与螺母的夹紧力实现紧固。普通螺栓杆与孔间留有间隙，通孔加工要求低，装拆方便。工艺要点紧固连接02结构组成六角头螺栓构造头部+螺杆，必须与螺母配合。属可拆卸连接。关键参数：光孔孔径≈螺栓公称直径d的

1.1倍。连接属性可拆卸03典型应用工程场景举例建筑钢梁连接、汽车底盘固定、大型壳体拼接。六角头螺栓因便于扳手拧紧而最常见。通用性强，满足多数可拆卸紧固需求。常见头型六角头螺钉：紧凑的直接连接免螺母直连螺钉由头部和螺杆组成螺钉由头部和螺杆组成，直接旋入被连接件的螺纹孔。无需螺母，结构比螺栓更紧凑。直连两类分工连接/紧定连接螺钉：把零件连在一起。紧定螺钉：端部90°锥顶压紧轴上的锥坑，固定轴与轮毂相对位置。连接紧定头型适配一字槽/十字槽/内六角一字槽、十字槽、内六角，分别适配不同工具。工具适配螺柱：厚件频繁拆卸之选Q

结构特征是什么？A

无头部，两端外螺纹，中间可为光杆。Q

适用场合是？A

被连接件之一较厚、不宜螺栓贯穿，或需频繁拆卸。旋入端旋入厚件预加工螺纹孔，长期不拆，常采用过渡配合。紧固端穿过薄件通孔配螺母，拆卸时只旋螺母、不拆螺柱。核心价值Q：核心价值是什么？A

保护大型机体螺纹孔不受损伤，典型应用如发动机缸体与缸盖连接。03强度校核读懂性能等级，掌握校核公式性能等级看懂强度边界等级抗拉强度屈服强度8.8级800MPa640MPa10.9级1000MPa900MPa12.9级1200MPa1080MPa强度不是越高越好，匹配工况才是关键。8008.8级

抗拉强度MPa100010.9级

抗拉强度MPa120012.9级

抗拉强度MPa标记规则X.Y两位数字，如

4.8、8.8、10.9抗拉强度=首位数字

×100（MPa）屈服强度=首位数字

×100×（末位数字

÷10）选用权衡等级越高允许工作应力越大，但延性储备越少；承受振动冲击时，盲目追高等级反而加速疲劳失效。静强度校核：拉应力入手螺栓联接的轴向与横向载荷校核，拉应力校核是静强度计算的第一道关口。σ=1.3Fₐ/(πd²/4)≤[σ]轴向载荷1.3系数·不能丢fF₀m≥KₛF横向载荷（预紧力摩擦抵抗）补偿拧紧扭转作用拉应力校核是静强度计算的第一道关口。01轴向σ=1.3Fₐ/(πd²/4)≤[σ]Fₐ—轴向总拉力·d—螺栓最小直径·[σ]—许用应力=材料屈服强度

÷

安全系数02横向靠预紧力摩擦力抵抗，校核条件

fF₀m≥KₛFf—摩擦系数·m—结合面数剪切与疲劳校核要点疲劳失效认知螺栓疲劳断裂常见螺纹第一圈承载区域局部应力可达公称应力10倍以上设计时应避免应力集中过高校核核心算应力幅热处理后搓丝的螺栓许用疲劳强度高于热处理前搓丝螺纹牙强度验算螺纹牙剪切校核校核公式τ=F／（πd₁bz）≤[τ]d₁螺纹小径b=0.75p牙底宽度（普通螺纹）z≤10旋合圈数04规范选用按步骤规范选用，依据标准落地选用四原则统领决策“四原则互相制约，安全始终第一，不能为省钱牺牲安全。”—选用决策的总纲“安全始终第一，不能为省钱牺牲安全。”安全性原则承载·力矩·材料承载能力满足要求力矩适当材料与涂层符合标准经济性原则成本·优选·标准化安全前提下选低成本规格优先国标优选系列避免过度定制适用性原则匹配·环境·特性类型、规格、材料匹配被连接件特性与使用环境可靠性原则验证·防松·可靠选用经验证产品配置垫圈、锁紧涂层等防松措施选用步骤与实际操作五步走，照做即可完成选用同一台设备内尽量减少紧固件品种，提高装配效率。1第一步明确使用场合与功能定螺栓、螺钉还是螺柱2第二步分析受力情况判断承受拉力、剪力还是扭矩3第三步选类型与规格按载荷定直径、长度和强度等级4第四步选材质与表面处理碳钢、合金钢、不锈钢按环境挑镀锌、热镀锌、达克罗按防腐需要定5第五步定防松方式与旋合长度螺栓长度应确保露出螺母

2到3个螺距预紧力与防松要点“预紧力三要求：连接面不滑移、螺栓不超弹性、系统有足够疲劳寿命。”防松措施：弹簧垫圈、平垫圈、螺纹防松胶、双螺母、锁紧螺母预紧力不足连接面微滑移螺栓承受交变应力预紧力过大螺栓屈服螺纹损伤、压溃被连接件装配注意：紧固件与连接件材质、强度须匹配，避免连接失效依标准选用，跟上更新标准已换版，选用须查现行。查现行标准、按标准选型，是可靠设计的落脚点。六角头螺栓外螺纹紧固件·通用首选TC85归口标准号GB/T5