连接及轴系结构分析
第11节 轴系
水润滑式尾轴工作轴颈用热套法包覆铜套，以防 腐蚀，非工作轴颈包玻璃钢或橡胶保护层
图例：水润滑式尾轴
尾轴铜套整体铸造，大型海船由于尾轴长，铜套 也较长；过长制造和安装都困难，一般不超过600～ 1000mm，否则要分段制造
分段套合则要 注意搭口处水密 性，不允许渗漏； 如果海水自接缝 处渗入，将会造 成尾轴锈蚀，引 起断轴的危险
在首、尾基准点和尾轴管首、尾端等处设立基准 靶或拉线架便可以确定轴系理论中心线
（二）确定轴系理论中心线的方法
根据已确定的首、尾基准点确定轴系理论中心线
1.拉线法 在首、尾基准点处安装拉线架以固定钢丝线的两
端。在机舱后隔舱壁、尾隔舱壁面内上相应位置开孔， 以使钢丝线穿过。根据首、尾基准点的三维位置调节 钢丝线的位置，使钢丝线通过基准点，固定后的钢丝 线即代表轴系理论中心线
（2）偏心镗削的方法不奏效时，则需移动主机位置， 改变主机曲轴的中心线，使之与尾轴中心对准
（3）当移动主机位置在高度上变化较大，使主机垫 块厚度增大超过允许值时，就同时移动主机和偏心镗 削，同时改变两端的中心线
若δ总和 总符合规定而中间某处δ和 超 差时，在 不影响正常运转的情况下，继续使用
五、船轴的检修
（1）设置临时支承。一般在距法兰端面（0.18～0.22）L
（L为中间轴长度）处加设临时支承，或依设计图纸加设
临时支承 （2）拆去法兰连接螺栓
图例：临时支撑的位置
（3）测量并计算出各对法兰的偏中值
（4）与标准比较
表9-6
2.轴系两端轴同轴度偏差的检查 主机曲轴和尾轴分别位于轴系的两端，故又将曲
轴和尾轴称为端轴
图例：直尺－塞尺法
汽车机械基础—轴系零部件
汽车机械根底—轴系零部件概述在汽车的动力传输系统中，轴系零部件扮演着重要的角色。
它们连接着发动机和驱动轮，并将动力传递给车轮，推动汽车前进。
轴系零部件主要包括传动轴、差速器、半轴等。
传动轴传动轴是汽车传动系统中最根底的零部件之一。
传动轴传递动力，将发动机的扭矩传输给驱动轮。
根据车辆的驱动方式不同，传动轴可以分为前驱轴、后驱轴和四驱轴。
•前驱轴：主要应用于前驱车型，将发动机的动力传送到前轮驱动。
前驱轴通常由两根半轴组成，通过万向节和轴承与发动机和驱动轮相连。
•后驱轴：主要应用于后驱车型，将发动机的动力传送到后轮驱动。
后驱轴通常由一根传动轴组成，其一端与发动机相连，另一端通过差速器与驱动轮相连。
•四驱轴：主要应用于四驱车型，将动力传输到所有四个轮子。
四驱轴通常由两根传动轴和一个差速器组成，其中一根传动轴与发动机相连，另一根传动轴与驱动轮相连，差速器负责将动力分配给前轮和后轮。
传动轴不仅要承受来自发动机的扭矩，还要适应不同的扭矩角度。
因此，传动轴通常由高强度合金钢制成，以确保其耐久性和可靠性。
差速器差速器是轴系零部件中的重要组成局部。
它主要作用是解决左右驱动轮的转速差异问题，并能在转弯时分配动力。
差速器通常由齿轮和行星齿轮组成。
在直线行驶时，差速器可以保持左右驱动轮的转速一致，使车辆保持稳定性。
而在转弯时，内侧车轮需要行进的路径更短，所以转速较快，而外侧车轮需要行进的路径更长，所以转速较慢。
差速器通过其独特的结构，使内外侧车轮能够自由转速差异，从而保证车辆的正常行驶。
差速器的性能直接影响着车辆的操控和行驶稳定性，因此，在不同的驾驶条件下，差速器需要具备不同的参数设置，以提供最正确的驱动性能。
半轴半轴位于车辆的驱动轴上，与传动轴和驱动轮相连，承受着发动机传递的动力。
在前驱车型中，半轴主要用于将动力传递到前轮，在后驱车型中，半轴主要用于将动力传递到后轮。
半轴通常由强度较高的合金钢制成，以满足对扭矩和强度的要求。
轴系
• 轴线及轴段长度的确定
轴线是一根线段， 它的长度与位置决定于两个 轴线是一根线段 ， 端点。前端点为主机（或推进机组） 端点。前端点为主机（或推进机组）的输出法兰 中心，后端点为螺旋桨的桨毂中心。 中心，后端点为螺旋桨的桨毂中心。 在轴线总长度确定之后， 在轴线总长度确定之后，统筹考虑船体尾部线型 和结构、隔舱壁位置、各轴承负荷情况、 和结构、隔舱壁位置、各轴承负荷情况、工厂的 加工能力以及轴系在机舱内的装拆要求等因素， 加工能力以及轴系在机舱内的装拆要求等因素， 决定螺旋桨轴、 决定螺旋桨轴、中间轴等传动轴的配置及各轴段 长度。 长度。
• 二、轴线最好布置成与船体基线平行 当推进机组位置较高， 而船舶吃水较浅时， 当推进机组位置较高 ， 而船舶吃水较浅时 ， 为 了保证螺旋桨的浸没深度， 了保证螺旋桨的浸没深度，不得不使轴线向尾部 倾斜一定角度。 倾斜一定角度。轴线与基线的夹角称为倾角。有 些双轴系和多轴系的船舶， 些双轴系和多轴系的船舶，为了保证螺旋桨叶的 边缘离船壳外板有一定的间隙， 边缘离船壳外板有一定的间隙，或出于机桨布置 的需要， 的需要，允许轴线在水平投影面上不与纵舯剖面 平行，向外或向内倾斜，形成夹角，称为偏角。 平行，向外或向内倾斜，形成夹角，称为偏角。 当轴线出现倾角和偏角时， 当轴线出现倾角和偏角时 ， 将使螺旋桨的推力 受到损失，因此必须对倾角和偏角加以控制。 受到损失，因此必须对倾角和偏角加以控制。 一般将倾角控制在0 之内， 一般将倾角控制在 0° ～ 5° 之内 ， 高速快艇轴 线的倾角可放大到12 12° 16° 线的倾角可放大到 12° ～ 16° ； 偏角则控制在 0°～3°之内。 之内。
• 三、主机应尽量靠近机舱后舱壁布置，以缩短轴 线长度。 • 四、应考虑主机左、右、前、底与上部空间是否 满足船舶规范，另外还需要考虑拆装与维修要求 以及吊缸的高度是否足够等因素。比如高度方向， 一般应使主机的油底壳不碰到船的双层底或肋骨， 并使它们之间留有向隙，还应留出油底壳放油所 需的操作高度。
组合轴系结构设计实验
组合轴系结构设计实验（设计性实验）一、实验目的：1.了解轴和轴承部件结构。
2.掌握不同转速、载荷、的传动零件轴系结构的设计方法。
3.加深理解轴上零件的安装固定润滑密封的各种方法。
二、实验设备：组合式轴系结构设计实验箱本实验箱内共有传动零件、连接零件、密封件、润滑零件、轴承等8类40 种100多件零件。
具体见下表：三、实验步骤：1.根据实验指导书上提供的原始条件（如齿轮类型、载荷、转速、结构要求等）、自行选择合适的传动零件。
2.根据轴系结构设计的思路进行模拟设计及装配。
①确定传动零件的轴上固定方法、支撑方式、润滑方式。
②根据设计思路选择合适的零件组装成轴系结构。
50③将组装好的轴系结构交指导老师检查。
3.在装配好的基础上绘制出轴系部件装配图。
(至少完成五种组合轴系结构图)四、实验内容、原始条件：* 该实验为考核性实验，要求学生在规定的时间内自行完成实验内容要求，方法步骤自定。
五、实验结果分析讨论1.轴作成阶梯形状的目的主要是和。
2.轴外伸端轴承内圈的轴向定位方法有、外圈轴向定位方法有，他与轴采用配合。
3.轴承型号7204属于类型，轴承周向定位方法是，它采用作润滑剂，其密封方式是，轴承轴向间隙用调整。
4.齿轮与其配合的轴采用配合，周向用固定。
5.齿轮的轴向定位方法是，而周向的定位方法是，他的轮毂宽度B与配合的轴的长度L要满足条件，齿轮内孔倒角C1与配合轴肩处的圆角R1要满足的条件。
6.轴系部件在箱体上采用定位，用和固定，其位置调整用。
51。
轴系结构设计实验
轴系结构设计实验
了解基本轴系结构是制造行业最重要的技能之一。
它由轴承、轴承座、套筒、键和螺母等组成，可以用来支撑、支撑和旋转元件，以传输力、动力或输出位置。
有些轴系结构可以承受振动，而在其他情况下则可以支撑负载和定位。
此外，它们可以通过传动力学在机械系统中转换和传输能量。
因此，有效的轴系结构设计能够改善这些元件的功能和性能，以满足工作要求。
结构和力学特性是轴系结构设计的关键，而这也是轴系结构实验课程的核心内容。
本实验旨在探讨实验轴系结构的基本结构和分析以及用其设计中的力学应用。
实验课程的第一部分将建立基本的轴系结构设计的概念，并分析不同类型的螺栓连接设计用于连接不同类型的轴承。
它将涵盖螺母和螺栓设计，以及如何选择最佳螺栓连接。
实验总数将向学生解释各种轴承阵列、凸轮轴及其属性如位移、轴承力、回转力矩等的概念，以及如何计算每个属性，以便选择最佳轴系结构。
为了验证实验结果，实验课程的第三部分将着重介绍用于检查轴系结构性能的实验。
学生将学习用于衡量摩擦的温湿度、偏心度和储能的持久力的测试设计，以及用于某些应用的FAT、SAT和流体测试方法。
实验总数还将概述应用轴系结构设计的常用分析工具，例如几何建模、力学分析、有限元分析等，并使用软件来建模并执行这些工具。
本实验将探究轴系结构设计的基础知识，以及如何设计合理的轴承方案，以及如何通过实验和计算来验证设计结果。
本实验所涵盖的主题非常实用，熟练掌握将对一般工程设计有很大帮助。
轴系实验报告
实验报告实验名称：轴系结构设计与搭接一、实验目的1．了解机械传动装置中滚动轴承支承轴系结构的基本类型和应用场合。
2．根据各种不同的工作条件，初步掌握滚动轴承支承轴系结构设计的基本方法。
3．通过模块化轴系搭接实践，进一步掌握滚动轴承支承轴系结构中工艺性、标准化、轴系的润滑和密封等知识。
二、实验内容轴系类型:蜗杆减速器输入轴轴系结构方案编号:3-6三、实验结果1．轴系结构分析1)分析轴的各部分结构，形状，尺寸与轴的强度，刚度，加工，装配的关系。
蜗杆和轴一体，且蜗杆位于两轴承（支点）之间，因此蜗杆处弯矩最大。
而轴呈中间大两头小的阶梯状，中间部分即蜗杆处的承载能力最强，因而有利于提高轴的强度。
同时中间大两头小便于轴上零件的拆装；另外也能起到定位安装的作用。
2)分析轴上的零件的定位及固定方式。
●固定端轴承：轴承座凸肩和轴环定位；套筒、端盖固定外圈，圆螺母（止动垫圈）固定内圈；●游动端轴承：轴环定位，弹性挡圈固定内圈，外圈由孔用弹性挡圈定位，由套筒和端盖固定。
●联轴器：轴肩轴向定位，键切向定位。
3)分析轴承类型，布置和轴承的固定，调整方式。
●轴承类型：固定端轴承为深沟球轴承6026，游动端轴承为圆柱滚子轴承，内径均为30mm，外径均为62mm，宽度均为16mm；●布置：一端固定，一端游动。
游动端和固定端分别位于蜗杆两端，联轴器置于固定端外；●固定：见上文；●调整方式：调整固定端调整垫片。
4)分析轴系的装配与拆卸过程。
●装配过程：a)安装游动端孔用弹性挡圈，再装入圆柱滚子轴承外圈至其与弹性挡圈接触；b)套入游动端轴承内圈，至其与轴环接触，安装孔用弹性挡圈；c)从游动端将轴装进轴承座。
从固定端套入轴承至内圈和轴环接触，拧紧圆螺母，并用止动垫圈卡紧；d)调整轴的位置，使轴承外圈与轴承座凸肩接触；e)从固定端装入套筒；f)固定端套上调整垫片和带孔端盖，拧上螺钉；g)转动蜗杆，根据松紧程度调整调整垫片的厚度，调整完成后拧紧螺钉；h)游动端依次安装上套筒、调整垫片、端盖，并拧紧螺钉；i)安装平键和半联轴器。
《机械设计》实验四（轴系结构实验）
综合性实验指导书实验名称：轴系结构实验实验简介：轴系主要包括轴、轴承和轴上零件，它是机器的重要组成部分。
轴的主要功用是支持旋转零件和传递扭矩。
轴的设计一方面要保证具有足够的工作能力，即满足强度、刚度和振动稳定性等要求。
另一方面，要根据制造、装拆使用等要求定出轴的合理外形和全都结构尺寸，即进行轴的结构设计。
轴承是轴的支承，分为滚动轴承和滑动轴承两大类。
滚动轴承已标准化，设计时只需根据工作条件选择合适的类型和尺寸，并进行轴承装置的设计。
通过本实验学生将进一步定性地对轴系设计结构理论进行深入了解。
适用课程：机械设计实验目的：了解并正确处理轴、轴承和轴上零件间的相关关系，如轴与铀承及轴上零件的定位、固定、装拆及调整方式等，以建立对抽系结构的感性认识并加深对轴系结构设计理论的理解。
面向专业：机械类实验项目性质：综合性（课内必做）计划学时： 2学时实验要求：A预习《机械设计》等课程的相关知识点内容；B预习《机械设计实验指导书》中实验目的、原理、设备、操作步骤或说明，并写出预习报告；实验前没有预习报告者不能够进行实验；C 进行实验时衣着整齐，遵守实验室管理规定、学生实验守则、仪器设备操作规定等相关规定，服从实验技术人员或实验教师的指导与管理。
知识点：A《机械设计》课程传动轴内容；B 《机械设计》课程键、螺纹连接内容；C《机械设计》课程滚动轴承内容；D 《机械设计》课程齿轮传动内容； E 《机械设计》课程蜗轮蜗杆传动内容；F《机械设计》课程润滑、密封内容；G《机械制图》课程相关知识内容。
实验分组：1人/组《机械设计》课程实验实验四轴系结构实验一、概述轴系主要包括轴、轴承和轴上零件，它是机器的重要组成部分。
轴的主要功用是支持旋转零件和传递扭矩。
它与轴承孔配合的轴段称为轴颈，安装传动件轮毂的轴段称为轴头，联接轴颈和轴头的轴段称为轴身。
轴颈和轴头表面都是配合表面，须有相应的加工精度和表面粗糙度。
轴的设计一方面要保证具有足够的工作能力，即满足强度、刚度和振动稳定性等要求。
组合轴系结构设计实验报告
组合轴系结构设计实验报告组合轴系结构设计实验报告1. 引言轴系结构是现代机械构件的重要部件之一，其设计及优化对于机械系统的性能具有重要影响。
本实验旨在通过设计一个组合轴系结构，并使用相关的材料和工艺对其进行制造，以验证设计的可行性和性能。
2. 材料与工艺在本实验中，我们选用了常用的金属材料，如钢、铝等，来设计制造组合轴系结构。
在材料选择时，需要考虑其强度、刚度和耐磨性等因素。
同时，还需要根据轴系结构的具体应用场景选择适当的工艺，如铸造、锻造、机械加工等。
3. 设计理论轴系结构的设计需要根据具体的工作条件和要求进行，其中重要的参数包括轴系的长度、直径、轴承位置和轴向负载等。
在设计过程中，需要考虑轴系的强度、刚度、动态平衡和振动等方面的要求，以确保轴系在工作过程中的可靠性和稳定性。
4. 结构设计根据设计理论和要求，我们设计了一个由多个轴段组成的组合轴系结构。
在整个结构中，每个轴段都承受一部分轴向负载，并通过轴承来支撑和滚动。
在轴段之间，使用套筒或键连接将它们固定在一起，以实现轴的整体工作。
此外，还需要设计适当的轴承密封装置和润滑系统，以确保轴承的正常工作和使用寿命。
5. 制造与装配在轴系结构的制造过程中，需要先按照设计要求加工轴段和连接件，然后通过焊接、铆接或螺栓连接等方式将它们装配在一起。
在整个制造过程中，需要确保制造的精度和质量，以保证组合轴系结构的可靠性和性能。
6. 实验验证为验证设计的可行性和性能，我们通过在实验台架上进行转速和负载实验来测试组合轴系结构的性能。
在实验过程中，我们记录了轴系的转速、振动和轴承温度等参数，并进行了数据分析和比较。
7. 结果与讨论根据实验结果，我们发现设计的组合轴系结构能够在设计要求的转速和负载下正常工作，并且具有较低的振动和温升。
在测试过程中，没有出现明显的故障和失效现象。
通过对实验数据的分析，我们可以进一步优化设计，并针对实际应用需求进行改进和调整。
8. 总结通过本实验，我们成功设计制造了一个组合轴系结构，并通过实验验证了其可行性和性能。
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§5.1连 接
生产实际中，绝大多数螺栓连接都是紧螺栓连接，即在装配时必 须拧紧螺母，使螺纹连接在承受工作载荷前就受到预紧力的作用。螺 纹连接预紧的目的是增加连接的刚度、紧密性和提高防松能力。一般 螺栓连接的预紧力规定为: 合金钢螺栓 碳素钢螺栓 式中，σs为螺栓材料的屈服点(MPa) ; A为螺杆最小横截面(按螺 纹小径计算)的面积(mm2)。
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§5.1连 接
如图5-1 (d)所示，在螺纹连接中只有螺钉连接不需要螺母，直接拧入 被连接件的螺孔内，结构简单，但不宜经常装拆，以免损坏孔内螺纹。
4)紧定螺钉连接 如图5-2所示，紧定螺钉分为柱端、锥端和平端三种。与螺栓、双头 螺柱和螺钉不同，紧定螺钉不是利用旋紧螺纹产生轴向压力压紧机件起 固定作用。柱端紧定螺钉利用其端部小圆柱插入机件小孔图5-2(a)或环 槽图5-2(c)中起定位、固定作用，阻止机件移动。锥端紧定螺钉利用端 部锥面顶入机件上小锥坑图5-2(b)起定位、固定作用。平端紧定螺钉则 依靠其端平面与机件的摩擦力起定位作用。三种紧定螺钉能承受的横向 力递减。
第5章 连接及轴系结构分析
§5.1 连 接 §5.2 轴及轴承
§5.1连 接
所谓连接就是将两个或两个以上的零件联合成一体的结构。为了 便于机器的制造、装配、维修和运输等原因，机器中相当多的零件需 要彼此连接。例如，减速器箱盖和箱座之间用螺栓连接成一体，齿轮 和轴用普通平键做周向固定。连接分三大类:一类是不可拆连接，如焊 接、铆接、粘接等，这些连接在拆开时必须破坏或损伤连接中的零件; 另一类连接是可拆卸连接，如键连接、螺纹连接、销连接等，这些连 接装拆方便，在拆开时不损坏连接件中的任一零件。此外还有过盈配 合连接，本节主要讨论可拆卸连接。
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§5.1连 接
①双螺母防松 如图5-3(a)所示，两个螺母对顶拧紧，螺杆旋合段受拉而螺母受
压，使螺纹副轴向张紧，从而达到防松目的。这种防松方法用于平稳、 低速和重载的连接。其缺点是在载荷剧烈变化时不十分可靠，而且螺 杆增长，螺母增多，结构尺寸变大。
②弹簧垫圈防松 如图5-3(b)所示，它是靠拧紧螺母时，垫圈被压平后产生的弹性 反力使螺纹副轴向张紧，从而达到防松目的。应当指出，垫圈的斜口 尖端顶住螺母及被连接件的支承面，也有防松作用。这种方法结构简 单、使用方便。但在冲击、振动很大的情况下，防松效果不十分可靠，
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§5.1连 接
(2)铰制孔螺栓连接 如图5-1 (b)所示，螺栓杆和孔之间没有间隙，应用在光杆和孔的
加工精度高(孔需铰制)，能承受和螺栓轴线方向垂直的横向载荷并起定 位作用的场合。
2)双头螺柱连接 双头螺柱连接如图5-1 (c)所示，螺柱两头都制有螺纹，一头与螺母 配合，另一头与被连接件配合。这种连接多用于被连接件之一太厚，不 适于钻成通孔或不能钻成通孔时。在拆卸时只须拧出螺母、取下垫圈， 而不必拧出螺柱，因此采用这种连接不会损坏被连接件上的螺孔。 3)螺钉连接
紧而使螺杆拧断，因此在重要的连接中如果不能严格控制预紧力的大 小，不宜使用直径小于12mm的螺栓。
2)螺纹连接的防松 螺纹连接一般都能满足自锁条件，拧紧后螺母和螺栓头部等支承面 上也有防松作用，所以在静载荷和工作温度变化不大时，螺纹连接不 会自动松脱。
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§5.1连 接
但在冲击、振动或变载荷作用下，或在高温或温度变化较大的情况下， 螺纹连接中的预紧力和摩擦力会逐渐减小或可能瞬时消失，导致连接 失效。螺纹连接一旦失效，将严重影响机器的正常工作，甚至造成事 故。因此，为保证连接安全可靠，设计时必须采取有效的防松措施。
对一般螺纹连接，预紧力可凭经验控制;对重要螺纹连接，通常借 助测力矩扳手或定矩扳手来控制其大小。对于M10~M68的粗牙
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§5.1连 接
普通螺纹，拧紧力矩T(N·mm)的经验公式为
式中，F'为预紧力(N); d为螺纹公称直径(mm)。 由于摩擦因数不稳定和扳手上的力难以准确控制，有时可能拧得过
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5.1.1螺纹连接
1.螺纹连接的类型
下一可拆连接，其结构简单，装拆方便， 广泛应用于各种机械设备中。
螺纹连接有四种基本类型:螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接和 紧定螺钉连接。
1)螺栓连接 螺栓连接的结构特点是，螺栓穿过两个被连接件的通孔，并配有 螺母。它们可分为以下两种类型。 (1)普通螺栓连接 如图5-1(a)所示，螺栓杆和孔之间有间隙，杆和孔的加工精度要 求低，使用时需拧紧螺母。普通螺栓连接装拆方便，应用最广泛。
防松的实质就是防止螺纹副的相对转动。防松的措施很多，按工作 原理可分为摩擦力防松、机械方法防松和破坏螺纹副关系防松三类。
(1)摩擦力防松 这种防松方法是设法使螺纹副间产生附加的摩擦力，即使螺杆上的 轴向外载荷减小，甚至消失，也能保证螺纹副间的正压力(附加摩擦力) 依然存在。这种正压力通过螺纹副沿轴向或径向张紧来产生。
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§5.1连 接
有时也将紧定螺钉“骑缝”旋入(将两机件装好，加工螺孔，使螺孔 在两机件上各有一半，再旋入紧定螺钉)，起固定作用，如图5-2 (d) 所示。此时称为“骑缝螺钉”。
2.螺纹连接件 由于使用的场合及要求各不相同，螺纹连接件的结构形式也有多 种类型。常用的有螺栓、双头螺柱、螺钉、螺母、垫圈等。螺纹连接 件大多已标准化，设计时应结合实际，根据有关标准合理选用。其常 用的类型、结构特点和应用见表5-1。 3.螺纹连接的预紧和防松 1)螺纹连接的预紧
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§5.1连 接
一般用于不太重要的连接。 ③自锁螺母防松 如图5-3 (c)所示，螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。
当螺母拧紧后，收口胀开，利用收口的弹力使螺纹副径向张紧，达到 防松目的。这种防松方法结构简单，防松可靠，多次拆装也不会降低 防松能力。
(2)机械防松法 机械方法防松是利用便于更换的防松元件，直接防止螺纹副的相对 运动，常用的有以下几种。 ①开口销和槽形螺母防松