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机械设计基础 课堂笔记
螺栓连接（铰制孔螺栓连接 / 加强杆螺栓连接）
• 最新标准中称为加强杆螺栓连接（旧称铰制孔螺栓连接）
• 被连接件上加工通孔
• 孔与螺杆之间采用基孔制的过渡配合或过盈配合
• 孔与螺杆为同一公称直径，配合较紧
注意
普通螺栓连接与加强杆螺栓连接的最大区别：
• 普通螺栓：孔与杆有间隙，公称直径不同（图中两条线）
• 加强杆螺栓：孔与杆为过渡/过盈配合，同一公称直径（图中一条线）
• 两者受力分析也因此不同
螺钉连接与双头螺柱连接
• 两个被连接件中，一个为通孔，一个为螺纹孔
• 通孔侧被连接件较薄，螺纹孔侧被连接件较厚（如箱体等无法加工通孔的厚壁
件）
注意
螺栓连接的两个被连接件均为通孔；螺钉连接和双头螺柱连接中，一个为通孔
（薄件） 、一个为螺纹孔（厚件） 。厚壁件无法加工通孔，故加工螺纹孔。
螺纹的制图表征
• 螺纹孔：内部为粗实线，外部为细实线
• 螺栓（外螺纹杆件） ：外部为粗实线，内部为细实线
• 外螺纹与内螺纹配合时，配合部分外螺纹画粗实线、内螺纹画细实线
• 螺纹孔加工时先钻底孔，再加工螺纹
注意
螺纹孔与螺栓的粗实线/细实线方向相反，制图时容易混淆。螺纹孔是” 内粗外
细”，螺栓是” 外粗内细”。
螺栓连接
• 两个被连接件均较薄，都加工成通孔
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• 通孔直径一般比螺栓杆直径大，属于有间隙的普通螺栓连接
• 由连接件一、连接件二、螺栓、螺母、垫圈组成
• 装配顺序：对准通孔 → 插入螺栓 → 套上垫圈 → 按规定拧紧螺母
• 垫圈为防松垫片，其开口呈斜向，一般为左高右低，拧紧时注意倾斜方向
例
减速器中的轴承座连接螺栓、箱盖与箱座连接螺栓，因连接处板件较薄，均采
用普通螺栓连接。
螺钉连接
• 适用于一个被连接件较厚、只能加工螺纹孔的场合
• 由连接件一、连接件二、螺钉、垫圈组成
• 较厚的连接件二上加工螺纹孔，较薄的连接件一上加工通孔
• 螺钉从通孔处插入，旋入螺纹孔内，旋紧力矩需符合技术要求
• 不需要螺母，结构更简单紧凑
• 拆装时易对螺纹造成破坏，适用于不频繁拆卸的场合
注意
螺钉连接与螺栓连接的最大区别： 螺栓连接两个被连接件都较薄、 都打通孔； 螺
钉连接其中一个被连接件较厚、只能加工螺纹孔。
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双头螺柱连接
• 双头螺柱两端都有螺纹，中间部分无螺纹（也有做成全螺纹的）
• 由连接件一、连接件二、双头螺柱、螺母、垫圈组成
• 连接件一加工通孔，连接件二加工螺纹孔
• 装配：双头螺柱从通孔处插入旋入螺纹孔 → 套上垫圈 → 拧上螺母
• 拆卸时只需旋下螺母即可分开两个连接件，可避免频繁拆卸导致的螺纹孔损坏
• 适用于一个允许打螺纹孔且需要频繁拆卸的场合
例
气缸的缸体与缸盖连接：缸体较厚，缸盖较薄，需经常检查缸内情况，故采用
双头螺柱连接。拧开螺母后即可掀开缸盖检查。节温器中也常使用。
注意
螺钉连接与双头螺柱连接的区别：螺钉连接不经常拆装，双头螺柱连接允许多
次拆装。
紧定螺钉
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• 用于轴上零件与轴的固定，确定相对位置
• 一般尺寸较小，不能传递较大的力和力矩
• 两种固定结构：
– 螺钉末端直接顶住轴表面
– 轴上加工小凹坑，螺钉末端嵌入凹坑中
定义
紧定螺钉：一种用于固定轴上零件相对位置的小型螺钉，通过拧入螺纹孔并顶
住或嵌入轴面来实现固定。
自攻螺钉连接
• 连接件一开安装通孔，连接件二预制自攻螺纹底孔
• 自攻螺钉直接在底孔中攻出相匹配的内螺纹并拧紧
• 内螺纹由自攻螺钉攻出，螺纹配合为过盈配合
• 连接过程简单高效，但受限于自攻能力，仅适用于连接强度要求不高的产品
例
常用于木材等软质材料，无需预先加工螺纹孔，直接用自攻螺钉旋入即可。
减速器中的螺纹连接应用
• 减速器箱体分为上箱体和下箱体，便于装配内部零件
• 轴承座连接螺栓：轴承座处用普通螺栓连接（板件较薄，可打通孔） ，螺栓相对
较长
• 箱盖与箱座连接螺栓：上、下箱体连接处板件较薄，用普通螺栓连接
• 轴承端盖与箱体连接：端盖较薄加工通孔，箱体较厚加工螺纹孔，用螺钉连接
（一般 M16，具体尺寸视轴承盖大小而定）
定义
轴承座：箱体上用于安放轴承外圈的孔座，轴承外圈放入其中起支撑作用。
吊环螺钉
• 用于起吊上箱体
• 箱体上加工螺纹孔，吊环螺钉拧入其中，利用其环状结构起吊
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• 起吊整个减速器时，应从箱体两侧铸造的耳子处起吊，而非吊环螺钉处
注意
吊环螺钉只用于起吊上箱体。起吊整个减速器时，若从吊环螺钉处起吊，因内
部零件重量大且箱体为分型结构，可能垮塌，应从两侧铸造耳子处起吊。
地脚螺栓
• 用于将整个减速器固定在地面上
• 减速器运转时齿轮传动会产生震动和噪音，震动过大会影响传动，故需固定
例
生活中桌子等设备用螺栓固定在地面，即为地脚螺栓的应用。
放油螺塞（油塞）
• 齿轮润滑多采用油润滑，箱体内有润滑油，大齿轮浸入油中并将油带到啮合区
• 润滑油需定期更换，故箱体底部设放油螺塞
• 箱体上加工的是通孔螺纹孔（必须贯通，不能堵住）
• 油塞螺纹部分不能太少，否则连接不紧密、不充分
• 箱体壁厚较薄，在油塞位置需将壁厚加厚，加厚量与油塞大小有关
注意
箱体上放油孔必须是通孔，若只加工一部分则油无法放出。油塞螺纹长度需足
够，仅与壁厚相当会导致连接不紧密。
起盖螺钉
• 减速器上下箱体用普通螺纹连接，但上箱体需掀开或移动时，若螺栓拧得过紧
则难以分离
• 起盖螺钉只与上箱体用螺纹连接，通过旋入顶起上箱体，相当于” 起子” 的作用
• 属于减速器中螺纹连接的特殊应用位置，课设时需自行设计
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六角头螺栓
• 主要用于普通螺纹连接，有时也用于螺钉连接（此时称螺钉连接）
• 螺栓杆可制出一段螺纹或全螺纹；全螺纹较浪费，普通螺栓连接真正与螺母配
合的只是下部一段
• 螺纹可为粗牙或细牙
双头螺柱
• 两端都制有螺纹
螺钉
• 头部形式多样：圆头、扁圆头、六角头、圆柱头、沉头
• 紧定螺钉末端形状：锥端、平端或圆柱端，取决于与轴上零件的固定位置
自攻螺钉
定义
自攻螺钉在被连接件中不需预先制出螺纹，连接时利用螺钉直接攻出螺纹。
螺母的类型
• 薄螺母：用于防松和预紧场合
• 双螺母（对顶螺母）：可用于防松
• 厚螺母：用于经常拆装的场合
• 扁螺母：用于受切向力为主或结构尺寸要求紧凑的场合
• 圆螺母：有槽，常与止退垫片（带翅垫片）配合使用
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12 种典型螺母的结构及应用特点
• 普通六角螺母：易于加工、成本低、适用范围广，6 个面，用作副螺母起锁紧作
用
• 六角厚螺母：用于经常拆卸的场合
• 方螺母：扳手卡住不易打滑，但强度较低，用于粗糙简单结构
• 六角刻柄细牙螺母： 体积小， 适用于空间受限、 结构紧凑场合， 但不能承受较大
轴向载荷
• 六角开槽螺母：常用于振动变载工况，与防松相关
• 圆螺母：常用于直径较大的连接场合（如锁紧滚动轴承） ，需用月牙扳手拆装
• 带形螺母：用于端部螺纹需罩盖处，可防水防锈并使外观更美观
• 六角法兰面螺母： 接触面大， 不需额外垫片， 装配方便， 防松性能好； 带齿法兰
面螺母防松效果优秀，用于防松要求较高场合
• 环形螺母：一般不用工具或借用简单工具拆装，用于需经常拆装且受力不大的
场合
• 蝶形螺母：两个对称片如蝴蝶翅膀，可徒手施加扭矩拆装，规格较小
• 带非金属嵌件螺母： 嵌件由尼龙材料制成， 拧紧时起防松作用， 防松性能好， 常
用于注塑机等设备
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螺纹标准件的标记
• 不同标准对应标记有所不同
• 例：GB/T 5782 六角头螺栓，D 表示公称直径（大径） ，m12、长度 80、性能等
级 8.8、表面氧化、产品等级 A 级
• 细牙螺纹需标注螺距：如 m12×1.5，其中 1.5 为螺距；最大螺距（标准中最大）
不用标出
• 六角螺母用 GB/T 6170 标准
• 加强杆螺栓连接（最新标准，原称铰制孔螺栓连接） ：杆与孔有配合，杆按m6
制造，m6 为公差带/公差等级，有上偏差和下偏差
预紧
定义
预紧力：螺纹连接在承受工作载荷之前，预先拧紧使连接受到的预先作用力。
• 预紧的目的：增加连接的可靠性、紧密性，并具有一定的防松能力
• 冲击、震动、受热等可能使预紧力突然消失，导致连接不紧密
Study Notes 248 / 344 先看条件，再套公式
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拧紧力矩
• 拧紧时需克服两个力矩：
– t1：螺纹副相对扭转的阻力矩
– t2：螺母与支撑面之间的摩擦阻力矩
• 拧紧力矩由 t1 和 t2 两部分组成
• 近似公式与预紧力 Q0、屈服强度、危险截面积（对应小径）有关
预紧力的控制方法
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• 凭手感：最常用但不够准确
• 测力矩扳手：带仪表盘显示力矩大小，拧紧过程中可实时读数
• 定力矩扳手： 拧紧力矩超过设定值时， 弹簧被压紧， 卡盘与圆柱销之间打滑， 继
续转动手柄卡盘不再转动
防松
定义
防松的目的：防止螺旋副（内外螺纹构成）的相对运动，以保证连接的紧密性
和可靠性。
• 防松的触发条件：冲击、震动、变载荷，或高温下预紧力突然消失
• 防松方法分类：摩擦防松、机械防松、不可拆防松
• 重点理解摩擦防松和机械防松
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