紧固件是机械设计中最不起眼但最重要的零件之一。一台设备少则几十个、多则上千个螺丝螺母。选错了，运行中松动；拧紧了，螺栓断裂；用错了，装配干涉。很多设备故障的根源不是什么大问题，就是某一个螺丝没选对。

一、螺纹类型的选择

粗牙与细牙

粗牙螺纹螺距大、牙深浅、拆装频繁、抗拉强度高，适用于一般连接，是最常用的螺纹。细牙螺纹螺距小、牙深深、自锁性好、抗疲劳强度高，适用于薄壁件、受振动场合、精密调整。普通机械连接优先选粗牙。薄壁件或受振动明显的场合，考虑细牙。细牙成本高于粗牙，不是必须就不用。

普通螺纹与管螺纹

普通螺纹用于结构连接，管螺纹用于密封连接。水管、气管、油管接头必须用管螺纹，用普通螺纹一定会漏。

二、性能等级的选择

螺栓性能等级

8.8级是最常用的等级，用于一般机械结构、设备装配。10.9级用于重要连接、承受动载、汽车、工程机械。12.9级用于极高载荷、紧凑结构、航空航天。等级越高强度越大，但成本更高，对氢脆也更敏感。

选型建议：一般场合用8.8级足够，重要受力部位用10.9级，慎用12.9级。很多设计师不管什么场合都用12.9级，以为“越强越好”。12.9级对氢脆敏感，电镀后容易断裂，不是必须就别用。

螺母性能等级

螺母的等级必须与螺栓匹配。8级螺母配8.8级螺栓，10级螺母配10.9级螺栓。螺母等级低于螺栓，螺栓没坏螺母先滑牙。螺母等级高于螺栓，浪费成本。

不锈钢螺栓

A2-70相当于奥氏体不锈钢，约70公斤级，约等于6.8级。A4-70是耐腐蚀性更好的奥氏体不锈钢，也是约70公斤级。不锈钢螺栓强度普遍低于同尺寸的碳钢8.8级，不能直接替代受力部位的碳钢螺栓。

三、螺栓的拧入深度

拧入深度不足会导致滑牙，深度过深浪费空间和材料。钢件推荐拧入深度1.0-1.5倍公称直径。铸铁件强度较低，推荐1.5-2.0倍公称直径。铝合金件更低，推荐2.0-2.5倍公称直径。薄板无法满足拧入深度时使用通孔加螺母或焊接螺母、压铆螺母。

螺栓露出螺母的长度一般留1-3个螺牙。露太短可能没拧到底，露太长浪费材料和空间。

四、防松方式的选择

为什么要防松

螺栓不会自己转动，之所以松，是因为振动导致螺纹副之间的微滑移使预紧力逐渐丧失。防松的本质是防止预紧力丧失，不是把螺母焊死。

不同防松方式

弹簧垫圈成本低、使用方便，适用于一般振动场合，但效果有限，对于强振动基本无效。双螺母用于中小振动，利用两个螺母相互压紧，效果优于弹簧垫圈，标准型加薄型搭配。

尼龙防松螺母内置尼龙圈增加摩擦力，防松效果好但不耐高温，不建议超过100℃，重复使用次数有限。螺纹锁固胶防松效果极好，耐振动耐冲击，适用于永久性连接或很少拆卸的部位，中强度（如乐泰243）可用手工具拆卸，高强度（如乐泰263）需要加热拆卸。

机械防松（开口销、止动垫圈）是最可靠的防松方式，适用于极高可靠性要求的场合，航空、铁路、矿山设备，但拆装最麻烦。

选型建议

一般设备、振动不大用弹簧垫圈。振动明显用尼龙防松螺母或加螺纹锁固胶。高温环境用机械防松。永久性连接用高强度锁固胶。需要经常拆卸的部位用尼龙防松螺母或弹簧垫圈加平垫。

五、螺栓的拧紧力矩

预紧力的作用

螺栓是靠预紧力工作的。预紧力产生摩擦力传递横向载荷，预紧力使被连接件受压提高连接刚度。螺栓断裂常常不是载荷过大，是预紧力过大或疲劳。

拧紧力矩不是越大越好

力矩不足，连接松动；力矩过大，螺栓拉长、滑牙甚至断裂。设备上最常见的螺栓问题是拧得太紧。

拧紧力矩的估算

力矩≈0.2×预紧力×直径。预紧力≈0.7×屈服强度×应力截面积。实际操作中通常查标准力矩表。

六、螺栓连接的结构设计

避免偏心加载

螺栓头下或螺母下设计沉孔或凸台，保证支撑面平整。被连接件上设计定位止口或定位销，减少横向载荷对螺栓的剪切。

避免附加弯矩

多个螺栓时保证法兰面的平面度，避免“跷跷板”。被连接件刚度不足时增加加强筋，防止变形。