【机械设计】非标机械设计：紧固件的分类及应用

【机械设计】非标机械设计：紧固件的分类及应用

在非标机械设计领域，紧固件是不可或缺的组件。它们起着连接、固定和支撑各种机械部件的关键作用。

一、紧固件的重要性与基本概念

紧固件，也称为标准件，是将两个或两个以上的零件（或构件）紧固连接成为一件整体时所采用的一类机械零件的总称。在非标机械设计中，紧固件的选择和应用直接影响到机械设备的结构稳定性、安全性和使用寿命。

紧固件主要以螺纹连接为主，通过螺纹的旋合作用，将各个部件牢固地连接在一起。螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状，它提供了可靠的连接和紧固方式。

二、紧固件的分类

紧固件种类繁多，按照不同的分类标准，可以分为多种类型。以下是根据常见的分类方式，对紧固件进行详细介绍：

1. 螺栓与螺母

• 螺栓：螺栓通常与螺母（有时加一个垫圈或两个垫圈）相配，用于连接和紧固各种部件。螺栓根据头部形状和用途的不同，可分为六角头螺栓、方头螺栓、铰制孔用螺栓、止转螺栓和特殊用途螺栓等。
• 螺母：螺母与螺栓相配使用，起到锁紧和固定的作用。常见的螺母有六角螺母、方螺母、开槽螺母和锁紧螺母等。

2. 螺钉

• 机器螺钉：机器螺钉通常是单独使用（有时加垫圈），用于紧固或定位部件。根据头型和槽型的不同，机器螺钉可分为圆柱头螺钉、盘头螺钉、沉头螺钉和半沉头螺钉等。
• 紧定螺钉：紧定螺钉利用其尾端，起防止工件间相互位移及传递较少扭矩的作用。常见的紧定螺钉有内六角紧定螺钉、外六角紧定螺钉和开槽紧定螺钉等。
• 特殊用途螺钉：如定位螺钉、不脱出螺钉和吊环螺钉等，它们具有特定的功能和用途。

3. 螺柱

• 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，同时还在很大程度上具有定距的作用。常见的螺柱有不等长双头螺柱和等长双头螺柱等。

4. 垫圈

• 垫圈放在螺栓、螺钉和螺母等的支承面与工艺支承面之间使用，主要起防松和减小支承面应力的作用。常见的垫圈有平垫圈、弹簧垫圈、止退垫圈和斜垫圈等。

5. 自攻螺钉

• 自攻螺钉是一种特殊的螺钉，与自攻螺钉相配的工件螺孔不需预先攻丝，在拧入自攻螺钉的同时，使内螺纹成型。常见的自攻螺钉有普通自攻螺钉和自攻锁紧螺钉等。

6. 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。常见的铆钉有热锻成型铆钉、冷镦成型铆钉、空心和半空心铆钉以及特殊用途铆钉（如无头铆钉、管状铆钉等）。

7. 销

• 销在使用时镶嵌入工件内，通常起连接或定位作用。常见的销有圆柱销、圆锥销、开口销和特殊用途销（如弹性圆柱销、带孔圆柱销等）。

8. 挡圈

• 挡圈通常在轴上或孔内，起限制工件轴向移动的作用。常见的挡圈有弹性挡圈、钢丝挡圈和轴类件用锁紧挡圈等。

9. 木螺钉

• 木螺钉主要用于拧入木材，起连接或紧固作用。它们通常具有较大的螺纹间距和尖锐的螺纹，以便轻松穿透木材。

三、紧固件的应用

紧固件在非标机械设计中的应用广泛，几乎涵盖了所有机械设备和产品的组装和连接。以下是一些常见的应用场景：

1. 结构连接

• 在机械设备的结构设计中，紧固件常用于连接各个部件，如机架、工作台、传动装置等。通过选择合适的螺栓、螺母和螺钉等紧固件，可以确保结构的稳定性和安全性。

2. 传动与定位

• 在传动系统中，紧固件常用于连接传动轴、齿轮、轴承等部件。同时，紧固件还可以用于定位和调整各个部件的位置，确保传动的准确性和可靠性。

3. 装配与拆卸

• 在机械设备的装配过程中，紧固件起到了关键作用。它们可以将各个部件紧密地连接在一起，形成一个完整的机械系统。同时，在需要维修或更换部件时，紧固件也便于拆卸和更换。

4. 安全防护

• 紧固件还常用于安全防护装置中，如防护罩、防护栏等。通过选择合适的紧固件，可以确保安全防护装置的牢固性和稳定性，防止意外事故的发生。

四、非标紧固件的设计与应用

在非标机械设计中，有时需要设计定制化的紧固件以满足特定的需求和性能要求。非标紧固件具有灵活性高、适用范围广、设计可定制等优点，在一些特殊领域得到广泛应用。

1. 设计原则

• 满足功能需求：非标紧固件的设计应首先满足特定的功能需求，如连接强度、耐磨性、耐腐蚀性等。
• 便于加工与装配：设计时应考虑紧固件的加工和装配工艺性，确保能够方便地进行生产和组装。
• 成本控制：在满足功能需求的前提下，应尽可能降低紧固件的制造成本，以提高产品的市场竞争力。

2. 应用案例

• 船舶与航空：在船舶和航空领域，非标紧固件常用于连接关键部件，如发动机、机翼等。这些紧固件需要具备高强度、耐腐蚀性和耐疲劳性等特点，以确保设备的安全性和可靠性。
• 电子设备：在电子设备中，非标紧固件常用于连接电路板、外壳等部件。这些紧固件需要具有小巧、轻量化、高可靠性等特点，以满足电子设备的性能和尺寸要求。
• 汽车制造：在汽车制造中，非标紧固件常用于连接发动机、变速箱、底盘等部件。这些紧固件需要具备高强度、耐磨损性和耐腐蚀性等特点，以确保汽车的安全性和耐久性。

五、紧固件的选择与注意事项

在非标机械设计中，选择合适的紧固件对于确保设备的性能和可靠性至关重要。以下是一些选择紧固件时需要注意的事项：

1. 了解使用环境

• 在选择紧固件时，需要了解设备的使用环境，包括温度、湿度、腐蚀性、振动等因素。这些因素将影响紧固件的材质、涂层和连接方式的选择。

2. 确定连接要求

• 根据设备的连接要求，确定紧固件的类型、规格和数量。需要考虑连接的强度、精度和可靠性等因素，以确保连接的稳定性和安全性。

3. 考虑加工与装配工艺

• 在选择紧固件时，需要考虑其加工和装配工艺性。应选择易于加工、装配和拆卸的紧固件，以降低生产成本和提高生产效率。

4. 注意质量控制

• 紧固件的质量直接影响设备的性能和可靠性。因此，在选择紧固件时，需要关注其质量控制情况，包括材质、制造工艺、检验标准等方面。

5. 定期维护与检查

• 紧固件在使用过程中可能会受到磨损、松动等因素的影响。因此，需要定期对紧固件进行检查和维护，确保其连接性能和安全性。

紧固件作为非标机械设计中的基础元件，具有广泛的应用和重要的作用。通过合理选择和应用紧固件，可以确保机械设备的结构稳定性、安全性和使用寿命。希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解和应用紧固件，为非标机械设计提供有益的参考和借鉴。

在未来的机械设计中，我们将继续探索和创新，为机械设备的发展和应用贡献更多的智慧和力量。