优化弹簧垫和螺栓尺寸设计：查表标准与技巧

【例15】结合螺纹连接件的国家标准规定，试找出图1-40所示的螺栓连接结构的错误，并画出正确的结构图。已知被连接件的材料均为HT200，采用标准连接零件（螺栓、螺母、垫片等）。

解：

本题属于螺栓组的结构设计及表达问题，与机械制图密切相关，尤其有关螺纹的表达方法。同时，本题目螺栓组采用的是标准件，因此各个零件的尺寸应当严格按国家标准规定画出。

图1-40的主要错误：

1）不应该用扁螺母，查表1-90C级Ⅰ型六角螺母，M12螺母其厚度最大为m=12.17mm。

2）弹簧垫的尺寸不对，直径太大，查表1-99标准型弹簧垫圈：M12对应的弹簧垫尺寸为：s=3.1mm，H_min=6.2mm，H_max=7.75mm，m=1.55mm。改正后的见图1-41所示。

3）弹簧垫的缺口方向不对，查表1-99标准型弹簧垫圈，应该顺着拧螺母的方向，改正后的见图1-41所示。

4）整个螺栓装不进去，应当掉过头来安装，即从右面插入。

5）螺栓长度不对，应取标准长：查表1-74粗牙六角头螺栓，长度范围为45～120mm，取M12×60。

6）螺栓的螺纹段长度太短，应该查表1-74粗牙六角头螺栓，螺纹段长度为b=30mm，如图1-41所示。

7）因为被连接件的材料均为HT200，铸造表面不平整，如果直接拧螺栓有可能螺栓的轴线与被连接表面不垂直而使螺栓产生附加弯矩，从而降低了螺栓的寿命。因此，凡是与螺栓连接的铸造表面必须进行加工，根据本题的结构宜采用沉孔结构为好，在螺钉头以及弹簧垫下面的连接件表面用锪刀锪平，即称鱼眼坑或沉孔。

8）螺栓距离机体底面太近，应向上移一些距离，如图1-41所示。

9）因为是受拉螺栓，因此被连接件的两块板都应该开成通孔，即钻孔，而且通常应该比螺栓的外径大1mm左右；而图1-40中左边的板没有比螺栓的外径大。改正后的图如图1-41所示。

图1-40 例15题图

图1-41 例15题图解

【例16】找出图1-42所示的螺钉连接的结构错误，并画出正确的结构图。已知被连接件的材料为Q235，采用标准连接零件（螺栓、螺母、垫片等）。

解：

图1-42所示的螺钉连接结构的主要错误有：

1）此结构不应当用螺钉连接，应改为螺栓连接，因被连接件较薄，两块板皆为20mm，查表1-73C级六角头螺栓，M12螺栓最小长度为55mm，可选60mm。长度完全能够满足被连接件厚度的要求（查手册时应该查螺栓标准，在此作为螺钉用），改为螺栓结构的图如图1-43所示。

2）按本题的情况，没有必要选用全螺纹的结构，可采用部分螺纹结构的螺栓。

3）被连接件为铸造表面不平整，如果直接拧螺栓有可能螺栓的轴线与被连接表面不垂直而使螺栓产生附加弯矩，从而降低了螺栓的寿命。因此，铸造表面必须进行加工，根据本题的结构宜采用沉孔结构为好，在螺钉头以及弹簧垫下面的连接件表面用锪刀锪平，即称鱼眼坑或沉孔。

4）为了防止螺母松动，必须加弹簧垫，如图1-43所示。

5）图1-42所示被连接件的交线不应该穿过螺栓，已经被螺栓挡住，改正后如图1-43所示。

6）图1-42所示螺纹画法不对：拧入部分按阳（外）螺纹画，里面的线应该是细实线。

图1-42 例16题图

图1-43 例16题图解

【例17】找出图1-44所示的螺钉连接的结构错误，并画出正确的结构图。已知被连接件的材料为Q235，采用标准连接零件（螺栓、螺母、垫片等）。

解：(www.xing528.com)

图1-44所示的螺钉连接结构的主要错误有：

1）此结构用螺钉连接是正确的，因为被连接件一个较薄、另一个较厚，按本题的情况，没有必要选用全螺纹的结构，可采用部分螺纹结构的螺栓，见表1-74C级六角头螺栓，如图1-45所示。

图1-44 例17题图

图1-45 例17题图解

2）上面的薄板应该开成通孔，即钻孔，而且通常应该比螺栓的外径大1mm左右。

3）1-45所示的螺钉连接画法不对，被连接件也应当有内螺纹。应该有螺纹钻孔、攻螺纹、旋入深度，并查表1-71普通螺纹内、外螺纹余留长度、钻孔余留深度、螺栓突出螺母末端长度等标准，查得M12螺栓：外螺纹L=5.5mm；内螺纹L₁=3.5mm；钻孔L₂=11mm，如图1-45所示。

4）被连接件为铸造表面不平整，如果直接拧螺栓有可能螺栓的轴线与被连接表面不垂直而使螺栓产生附加弯矩，从而降低了螺栓的寿命。因此，铸造表面必须进行加工，根据本题的结构宜采用沉孔结构为好，在螺钉头以及弹簧垫下面的连接件表面用锪刀锪平，即称鱼眼坑或沉孔，如图1-45所示。

5）为了防止螺母松动，必须加弹簧垫，如图1-45所示。

【例18】指出图1-46所示的双头螺柱连接的结构错误，并画出正确的结构图。已知被连接件的材料为Q235，采用标准连接零件（螺栓、螺母、垫片等）。

解：

图1-46所示的双头螺柱连接结构主要错误有：

1）双头螺柱的光杆部分不能拧进被下面较厚连接件的内螺纹，为了拧紧，通常将螺纹终止线与被连接件的接缝面画在同一条线上，如图1-47所示。

2）锥孔角度应与钻头尖同一角度，即为120°；且画法不对，角度的终止线应该画在钻孔线上，而不是阴螺纹线上，改正后见图1-47。

3）关于螺纹的画法：应该查表1-71普通螺纹内、外螺纹余留长度、钻孔余留深度等标准，查得M12螺栓：外螺纹L=5.5mm；内螺纹L₁=3.5mm；钻孔L₂=11mm，改正后如图1-47所示；当然，在装配图中也可以省略钻孔深度。

图1-46 例18题图

图1-47 例18题图解

【例19】指出图1-48所示紧定螺钉连接的结构错误，并画出正确的结构图。已知被连接件的材料为Q235，采用标准紧定螺钉。

图1-48 例19题图

解：

1）因上面的被连接件（轴套）为光孔，没车螺纹，因此螺钉无法拧进，应加工成内螺纹，改正后见图1-49、图1-50。

2）轴上无螺纹，螺钉拧不进。改正方法有两种：第一种方法是将螺钉拧紧顶住轴，见图1-49；第二种方法是将轴钻孔、攻螺纹加工成阴（内）螺纹，再将螺钉拧紧，见图1-50；后一种方法定位效果更好一些，但是工艺比前一种复杂。

图1-49 例19题图解1

图1-50 例19题图解2