《紧固件机械性能》，紧固件结构

一、拉链的分类1、什么是拉链？

紧固件是用于将两个或多个零件（或组件）固定在一起的一类机械零件的总称。市场上也称为标准件。

2. 通常包含12种类型的零件：

螺栓、螺柱、螺钉、螺母、自攻螺钉、木螺钉、垫圈、挡圈、销钉、铆钉、组件和连接副、焊钉。

(1)螺栓：由头部和螺杆(带外螺纹的圆柱体)组成的一类紧固件，必须与螺母组合，用于紧固两个带通孔的零件。这种类型的连接称为螺栓连接。螺栓连接是可拆卸连接，因为可以通过松开螺栓上的螺母将两个部件分开。

如下所示：

(2)螺柱：一种没有头部、两端只有外螺纹的紧固件。连接时，即使两零件连接紧密，也必须将一端旋入带内螺纹孔的零件，另一端旋入带通孔的零件，然后再拧紧螺母。所有的。这种连接方式称为螺柱连接，也是可拆卸连接。主要用于连接一侧较厚、要求结构紧凑或拆卸频繁而不宜采用螺栓连接时。

如下所示：

(3)螺钉：这也是由头部和螺钉组成的紧固件的一类，根据用途分为钢结构用螺钉、紧定螺钉和特殊螺钉三种类型。机器螺钉主要用于紧固有螺纹孔的零件和有通孔的零件，不使用螺母（这种连接称为螺纹连接，也是可拆卸连接，也可以使用螺母）。紧定螺钉主要用于固定两个零件之间的相对位置。提升部分采用吊眼螺钉等特殊螺钉。

如下所示：

(4)螺母：具有内螺纹孔，一般形状为扁六棱柱、或扁方柱、或扁圆柱，在钢结构中与螺栓、螺柱或螺钉配合使用；紧固和连接两个各部分组成一个整体。

如下所示：

(5)自攻螺钉：与螺钉类似，但螺钉的螺纹是自攻螺钉的特殊类型。用于固定和连接两个薄金属部件，使它们合二为一。有必要事先在零件上钻一个小孔。此类螺钉硬度较高，因此可以直接拧入零件的孔中。在中心创建一个组件，就会形成相应的内螺纹。这种连接方式也是可拆卸连接方式。

如下所示：

(6)木螺钉：此类螺钉与螺钉类似，但有木螺钉专用螺纹，用于直接旋入木质件(构件)或固定金属(或非金属)。 ）并用木构件固定。该连接也是可拆卸连接。

如下所示：

(7)垫圈：一种扁环形紧固件。它置于螺栓、螺钉、螺母等支撑面与连接件表面之间，起到增加连接件接触面积、减少单位面积压力、保护连接件的作用。连接件的表面。防止损坏；另一种类型的弹性垫圈，也可以防止螺母松动。

如下所示：

(8)挡圈：装在钢结构或设备的轴槽或孔槽上，起防止轴或孔上零件左右移动的作用。

如下所示：

(9)销钉：主要用于零件定位，但也可用于连接零件、固定零件、传递动力、锁定其他紧固件等。

如下所示：

(10)铆钉：由钉头和钉杆组成的一类紧固件，用于将两个带有通孔的零件(或部件)牢固地连接成一个整体。这种连接方式称为铆接连接，简称铆钉。这是一个不可拆卸的连接。这是因为为了分离两个连接的零件，必须破坏零件中的铆钉。

如下所示：

(11)组件和连接副：组件是指以组合方式供货的紧固件类型，如某些机器螺钉(或螺栓、自成螺钉)和平垫圈(或弹簧垫圈、锁紧垫圈)的组合。连接副是指配有专用螺栓、螺母和垫圈组合的一类紧固件，如钢结构用高强度大六角螺栓的连接副。

如下所示：

（12）焊钉：由光杆和钉头（或无钉头）组成，通过焊接固定连接到零件（或构件）上，使其能够与其他零件连接的异种紧固件。

如下所示：

2. 螺钉的识别和检查1. 螺钉的用途和特性：

螺钉的应用范围很广，从飞机、汽车到日常生活中使用的水管、燃气，其中很多起到紧固的作用，其次起到传递力和运动的作用。种类很多，但数量有限。

螺纹由于其结构简单、性能可靠、拆卸方便、易于制造等优点而被长期使用，成为当今各种机电产品中必不可少的结构元件。

根据螺钉的预期用途，所有类型的螺纹组件都必须具有以下两个最基本的特征：一是具有良好的旋拧性，二是具有足够的强度。

2. 线程分类

a.根据其结构特点和用途，可分为四类：

普通螺钉（紧固螺钉）：具有三角形齿形，用于连接紧固零件。普通螺纹根据螺距分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种，其中细牙螺纹的连接强度较高。

传动螺杆：齿形有梯形、矩形、锯形、三角形等。

密封螺纹：主要用于管螺纹、锥螺纹、管锥螺纹等密封连接。

特殊用途螺纹。它被称为特殊用途线程。

b.螺丝根据地区（国家）可分为公制螺纹（公制螺纹）、英制螺纹、美制螺纹等。英制螺纹和美制螺纹**惯上统称为英制螺纹，牙形角为60和55，相关螺纹参数如直径、螺距等均以英寸为单位。在日本，轮廓角标准化为60，直径和螺距以毫米（mm）表示，这种螺钉称为普通螺钉。

3. 普通螺纹形状

4. 基本线程术语

螺纹：在圆柱或圆锥表面上沿螺旋线形成的具有特定轮廓的连续突起。

外螺纹：在圆柱体或圆锥体的外表面上形成的螺纹。

内螺纹：形成于圆柱体或圆锥体内表面的内螺纹。

外径：接触外螺纹顶点或内螺纹底部的假想圆柱体或圆锥体的直径。

小直径：接触外螺纹根部或内螺纹顶点的假想圆柱体或圆锥体的直径。

中经度：母线穿过齿廓上凸出宽度相等的凹槽的假想圆柱体或圆锥体的直径。这种虚拟的圆柱体或圆锥体称为中直径圆柱体或中直径圆锥体。

右旋螺纹：顺时针方向旋入的螺钉。

左旋螺纹：逆时针旋转时拧入的螺钉。

牙形角：螺纹牙形上两个相邻边之间的角度。

节距：中径线上两个相邻齿对应的两个相邻点之间的轴向距离。

5. 螺纹标记

公制螺纹标记：

一般来说，完整的公制螺纹标记必须包括三个侧面：

a表示线程特性的线程类型代码。

b 螺纹尺寸：一般由直径和螺距组成，如果是多头螺纹，还包括导程和螺纹数。

c 螺纹精度：大多数螺钉的精度是由每个直径的公差带（包括公差带的位置和尺寸）和螺纹长度决定的。

英制螺丝标记：

6. 测量螺纹

对于常见的标准螺纹，可以使用螺纹环规或塞规进行测量。

由于螺纹参数较多，不可能一一测量所有螺纹参数，通常采用螺纹量规（螺纹环规、螺纹塞规）来综合判断螺纹。这种检测方法模拟装配，不仅方便可靠，而且要求精度与普通螺丝相同，因此在实际生产现场最常用，是最常见的检测方法。

7. 螺纹测量（中径）

在螺纹连接中，中径本身就决定了螺纹配合的性质，因此如何准确判断中径是否合格十分重要。为了达到这个目的，需要一个中径尺寸来保证螺杆最基本的性能，而标准规定中径尺寸不得超过螺距，它规定了判定是否合格的原则。 “最大实心齿廓直径和实际中径” 螺纹任何部分的单一中径都不能超过最小实心齿廓中径。

目前，测量单个中径有两种比较方便的方法：一种是采用螺纹中径千分尺测量中径，另一种是采用三针法（我们采用的是三针法）。

8. 螺丝符合等级：

螺纹的配合是螺纹之间的松紧程度，配合程度是作用于阴螺纹和阳螺纹的偏差和公差的指定组合。

(1)英制统一螺钉有外螺纹1A、2A、3A三个等级，内螺纹1B、2B、3B三个等级，均为松配合。级别数字越高，契合度越强。对于英制螺纹，仅规定1A级和2A级的偏差，3A级的偏差为零，1A级和2A级的偏差相等。

如图所示，等级数越大，公差越小。

1) 1A 级和1B 级，非常宽松的公差等级。适用于内螺纹和外螺纹之间的公差配合。

2) 2A 级和2B 级是为英制系列机械紧固件规定的最常见的螺纹公差等级。

3) 3A 和3B 级提供最紧密的旋入配合。适用于具有严格公差的紧固件并用于安全关键型设计。

4) 对于外螺纹，1A级和2A级有配合偏差，但3A级没有偏差。 1A级公差比2A级大50%，比3A级大75%，对于内螺纹，2B级公差比2A级大30%。 1B 级比2B 级大50%，比3B 级大75%。

(2) 公制螺纹和外螺纹常用螺纹钢级为4h、6e、6g、6h，内螺纹常用螺纹钢级为6G、6H、7H。 （日本标准螺纹精度等级分为I、II、III级三级，一般采用II级。）对于公制螺纹，H和h的基本偏差为零。 G 的基本偏差为正，e、f、g 的基本偏差为负。如图所示：

1）H是内螺纹常用的公差带位置，通常不经过表面处理或有很薄的磷化层。 G位置的基本偏差用于特殊情况，如厚涂层，通常很少使用。

2）g常用于电镀6-9um的薄膜。例如，如果产品图纸要求6h螺栓，则未镀层螺纹必须采用6g公差带。

3) 最佳螺纹配合是H/g、H/h 或G/h 的组合。对于螺栓和螺母等精密紧固件螺纹，标准建议是使用6H/6g 配合。

普通螺丝的中等精度等级

螺母：6H 螺栓：6g

中等精度等级的厚涂层螺钉

螺母：6G 螺栓：6e

高精度等级

螺母：4H 螺栓：4h、6h

9、普通特殊螺纹

自攻螺钉：具有大导程的宽螺钉。

GB/T5280 JIS B1007

3. 螺栓、螺钉和螺柱的材料要求、热处理要求和机械性能要求螺栓、螺钉和螺柱的材料要求

螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能

四、钢结构用螺栓的种类和结构1、钢结构用螺栓紧固概述

钢结构中的螺栓连接是一种使用螺栓将两个或多个钢结构零件或组件连接成一个体的方法。螺栓连接是预装配部件和安装结构的最简单的连接方法。

梁、柱接头全部用螺栓固定

螺栓连接首先用于金属结构的安装。 1830年代后期，螺栓连接逐渐被铆接连接所取代。铆钉连接仅用作部件组装过程中的临时固定方法。 20世纪50年代出现的一种高强度螺栓连接方法。高强度螺栓采用中碳钢或中碳合金钢制造，强度是普通螺栓的两到三倍。高强度螺栓连接具有施工方便、安全可靠等优点，自20世纪60年代起开始应用于一些冶金厂钢结构的制造和安装。

梁接头的全螺栓连接

2、螺栓规格

钢结构中常用的螺栓标准有M12、M16、M20、M24、M30等，其中M为螺栓符号，数字代表公称直径。

螺栓按性能等级分为10个等级：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9。8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢.马苏。经热处理（淬火、回火）的钢材俗称高强度螺栓，8.8级及以下（不包括8.8级，精制普通螺栓也包括8.8级）的一般称为普通螺栓。螺栓的性能等级和机械性能如下表所示。

螺栓的性能等级标签由两个数字组成，分别代表螺栓的标称抗拉强度和材料的屈服比。例如，性能等级为4.6 的螺栓意味着：数字的第一部分（4.6 中的“4”）是螺栓材料标称抗拉强度（N/mm2）的1/100。表示fu400N/mm2；数字第二部分（4.6中的“6”）为螺栓材料屈服强度比的10倍，含义fy/fu=0.6；数字两部分的乘积（46=“24”）为螺栓材料的名义屈服点（屈服强度的1/10）（N/mm2），即fy240N/mm2。

钢结构常用螺栓按制造精度分为A、B、C三个等级。 A、B级为精制螺栓，常用于机械产品，C级为粗制螺栓。钢结构用螺栓除另有规定外，一般为粗C级螺栓，性能等级为4.6或4.8级。

螺栓连接的强度设计值应从GB50017-2003 《钢结构设计规范》的表3.4.1-4中获取。

3、螺栓分类

螺栓有许多不同的名称，包括螺钉、螺栓、标准件和紧固件。

广义上的螺栓包括普通螺栓、高强螺栓、地脚螺栓、膨胀螺栓、化学锚栓、螺钉、螺栓等，狭义上可分为普通螺栓紧固件和高强螺栓。

(1)常规螺栓连接

普通螺栓按制造精度分为粗制螺栓和精制螺栓。

常见螺栓根据形状分为六角螺栓、双头螺栓、沉头螺栓等。

上图是沉头螺栓。

粗螺栓

C级螺栓一般为碳素结构钢制成的毛坯螺栓，为使螺栓顺利穿入螺纹孔内，需要孔径比螺栓公称直径d大1.02.0mm的II级孔。将螺栓孔间隔开，以便可以用扳手拧紧螺母。当使用粗螺栓连接柱、梁、顶梁时，应将其与支撑板连接。此时，螺栓上施加拉力，剪切力由支撑板承受（见下图）。

粗螺栓由于材料强度较低，在结构连接中的使用受到限制，但由于剪切力较小，可用于连接工作平台上的辅助梁、墙梁、屋顶梁与柱、铰接柱等。广泛使用。

上图是普通螺栓

粗螺栓还常用于工厂钢结构的预装配、铆接构件铆前预紧、装配高强度螺栓连接、焊接前预紧安装节点等。当使用粗螺栓作为主要固定螺栓时，应对准后拧紧，并采取防止松动的措施。

上图展示了如何防止双头螺栓双螺母松动。

精密螺栓

A、B级螺栓为精制螺栓，孔一般为I级孔，孔径比螺栓公称直径d大0.30.5毫米。改进的螺栓连接用于一些经常拆卸且无法铆接的结构连接。精制螺栓常用于机械产品中，在钢结构施工中很少使用。

(2)高强度螺栓紧固

由高强度钢制成的螺栓或临时拧紧力较大的螺栓称为高强度螺栓。高强度螺栓提供预紧力并通过摩擦传递外力。在正常的螺栓连接中，剪力是通过螺栓杆的抗剪力和孔壁的抗压力来传递的，因此拧紧螺母时产生的预紧力很小，其影响可以忽略不计。由于高强度螺栓材料强度高，因此对螺栓施加较大的力，预紧力在被连接件之间产生挤压力，在垂直于螺纹方向的方向上产生较大的摩擦力。受力、抗滑移系数、钢材类型等都直接影响高强螺栓的承载能力。

高强度螺栓的机构

高强度螺栓根据受力状态大致分为摩擦型和耐压型两种。

高强螺栓根据施工工艺分为扭剪型高强螺栓和大六角型高强螺栓两种。

扭剪型高强度螺栓、大六角高强度螺栓

摩擦式高强螺栓紧固是利用螺栓的拧紧压力使紧固板层靠得更近，利用钢板接触面产生的摩擦力来传递外力。对零件表面进行喷砂处理，生成红锈表面后，可获得较大的摩擦系数，并可减少紧固螺栓的数量。摩擦型高强度螺栓的孔径应比螺栓公称直径d大1.52.0mm。

耐压、高强度螺栓连接通过同时将零件之间的摩擦力和螺栓中心轴的剪切力施加到零件的表面压力来传递应力。孔径应比公称直径大1.0至1.5毫米直径。螺栓直径D使用CNC 钻孔或使用钻模钻孔等方法创建孔。

也就是说，摩擦型高强螺栓和耐压型高强螺栓是同一类型的螺栓，区别在于设计时是否考虑了滑移。摩擦型高强螺栓由于设计原因，摩擦面不能滑动，螺钉不能承受剪切力，一旦摩擦面滑动则认为设计失败，技术尚未成熟。高强度螺栓具有高可靠、耐压的特点，其摩擦面发生滑移并承受螺纹的剪切力，最终失效与普通螺栓相同（螺栓剪切或钢板压碎）。

大六角高强度螺栓由一个高强度螺栓、螺母和两个垫圈组成高强度螺栓连接副。

施工时用粗螺栓对结构进行临时固定，结构安装找正后，从螺栓组中部开始将粗螺栓更换为高强螺栓，并临时紧固。依次重新拧紧，最后扭转。

上图显示了一对不同长度的大六角头高强度螺栓的连接。

不同规格的膨胀螺栓

膨胀螺栓不宜用于混凝土结构有裂缝或易产生裂缝的区域。同时，主要承重结构和关键管道，以及设计用于高速运行并承受较大冲击载荷和振动的膨胀螺栓，根据计算计算出了设计抗拉强度和更大的规格，我需要一个模型。设计剪切强度。

4、螺栓安放及施工要求

螺栓布置分为平行和交错两种。

Parallel —— 简单、干净、紧凑，连接板很小，但组件明显较弱。

——的交错排列不太紧凑，使用的连接板尺寸较大，但元件截面稍弱。

力量要求

垂直受力方向：螺栓的边距和端距不宜太小，防止螺栓应力集中相互作用，因截面过度弱化而降低承载力。

沿力作用方向：边距不宜太小，以免板材被拉扯或剪切。

对于耐压构件：为防止连接板鼓起，中间距离不能太大。

施工要求

螺栓边距和中间距不宜过大，以免板与板之间配合松动和钢材受潮腐蚀。

施工要求

螺栓之间的距离应至少为3度，以便更容易用扳手拧紧螺母。

基于上述要求，GB50017-2017 《钢结构设计规范》规定了螺栓的允许间距及相关设计值。

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