我们在机械设备中经常会看到：有一些螺栓连接会用到垫片,有一些螺栓连接却没有用垫片,有一些螺栓连接用的是平垫片,有一些螺栓连接用的是弹簧垫片,有一些用的是弹簧垫片再加平垫片。
我们在做设计时，到底要不要用垫片呢？你有没有一样纠结过？如果有,今天，螺丝君就来分享一下相关螺栓连接设计的知识。
平垫片平垫片常常用于减少摩擦、防止泄漏、隔离、或分散表面压力，平垫片的选用主要参照《GB/T 97.1-2002平垫片 A级（ISO 7089：2000，EQV）》其实是按硬度等级分为200HV和300HV级，使用注意事项见下图节选标准内容：如果选型错误，如200HV的垫片应用于8.8级以上的螺栓联接中，就有可能出问题。
这里需要先简单说明一下垫片为什么用硬度来表示性能，而不用材料抗拉或屈服强度来表示，原因就是垫片这种零件没法测试拉伸或屈服强度，因为圈点尺寸太小了，没法做出实验用的试样，但是硬度和材料的机械强度有一定的正比关系，硬度又是一种比较容易测量的一个指标，因此就用硬度来衡量垫片的性能，很明显300HV的垫片材料的屈服强度要比200HV的高，高性能等级的螺栓联接中，螺栓的预紧力和承受的外载荷都是比较高的，10.9级螺栓的预紧力对垫片产生的压应力已经超出200HV垫片材料的屈服极限，垫片将产生塑性变形，尤其是在设备运行过程中，动载荷的作用下，垫片承受的压应力还会增大，塑性变形进一步发展，垫片变薄，螺栓的预紧力就减低了。
平垫片的作用可保护连接件不被表面划伤；在摩擦型螺栓连接中，螺栓头或螺母承压面的压力传递是呈喇叭形逐渐扩大的，由于螺栓需要施加一个很大的预紧力，在被连接件的许用压应力比较低时，如果螺栓头端面与零件直接接触，接触面会产生很大的压应力，过大的压应力可能导致零件材料破坏或压溃，因此可以在螺栓头和零件之间增加一个垫片，来分散来自螺栓头的压力。
在一些场合，为了保证两个连接件之间螺栓孔能一一对应，需要增加孔的直径以补偿孔的位置度偏差，螺栓孔超出标准要求时就需要增加平垫片；有时为了安装调整方便，螺栓孔会制成长孔，这样可以在一定范围内调节工件的安装位置，当用长孔时，建议增加平垫片。
弹簧垫片弹簧垫片的防松原理是在把弹簧垫片的压平后，弹簧垫片会产生一个持续的弹力，使螺母与螺栓的螺纹连接副持续保持一个摩擦力，产生阻力矩，防止螺母松动。
同时弹簧垫片的开口处的尖角分别嵌入螺栓和被连接件表面，从而防止螺栓相对于被连接件回转。
但是弹簧垫片的防松能力很低！目前欧美各国要求高可靠性产品中采用率极低，权威组织出版的关于弹簧垫片的手册中并无“产生更多摩擦”以“抵抗旋转”从而提供“紧固/防松脱”的功能，比如美国机械工程师学会( American Society of Mechanical Engineers, ASME) 的手册中是这样描述的：Helical spring-lock washers compensate for developed looseness between component parts of an assembly, and provide a hardened bearing surface.即其作用仅限于“补偿已有的松动”并“提供一个坚固的支撑面”，但在现实世界中极少有这样的情况，弹簧垫片在施力安装之后一般变得完全平整，除了增加接触面积，并无增加摩擦力的作用。
实际上，弹簧垫片不仅不能“紧固/防松脱”，在某些情况下（比如横向振动）还会使得紧固（螺钉、螺母、螺栓等）安装情况变差，变得更容易松脱与按照规定扭矩紧固螺丝时产生的轴向力相比，弹簧垫片的弹力非常小，当弹簧垫片的弹力开始发挥作用的时候，恐怕螺丝早已处于松动状态了。
举例来说，强度等级为10.9的M8钢铁材质内六角螺栓，其容许最大轴向力为23,000N，而压缩M8用弹簧垫片所需要的力约为500N，差别很大。
而且，要想通过卡嵌起到防松效果，紧固对象的材质应该比垫片软。
另外，“卡嵌”会损伤座面，并不适合拆装频繁的部位。
为了防止座面损伤，一般来说，弹簧平垫片和普通垫圈是配合使用的，但这样一来，卡住的平垫片也会跟着一起旋转，几乎起不到防松的效果。
有实验表明,动载荷工况下,高强度螺栓连接弹簧垫片几乎没有防松作用,还会引起螺栓夹紧力的快速衰减,下面的图表是对使用弹簧垫片和不使用弹簧垫片的螺母进行容克式振动试验。
同时，美国宇航局（NASA）也发现了开口弹簧垫片的问题，在NASA标准中在锁紧螺母一章中，这样写到：“典型的螺旋弹簧垫片，在螺栓紧固的时候起到弹簧的作用。
可是，当螺栓被完全紧固的时候，垫片一般来讲是变平了。
在这个时候，完全可以将它当作一体平垫片，它的锁紧功能根本不存在。
总而言之，这种类型的锁紧垫片对于锁紧效果是无效的。
”原文节选，参见下图。
弹簧垫片的主要目的是防松,一般用于对螺栓预紧力要求不高,且动载荷较小的场合。
目前，大量测试已经确认弹簧垫片对于防松效果不大,所以,对于预紧力比较高的拧紧场合,连接比较重要的场合,不推荐使用弹簧垫片。
但是对于电气连接接头（小预紧力）来说,弹簧垫片对最终完全松动时候还是有一定的效果,特别是松动到一定程度时，仍然能够有一定的预紧力存在,这时候, 比不带弹簧垫片的效果要好一些。
当螺栓的夹持长度比较短时,螺栓应力松弛比较明显,弹簧垫片可以弥补应力松弛。
当然,这个时候可以考虑采用碟形弹簧来代替弹簧垫片使用,碟形弹簧能够在轴向压力更加均匀分布。
前面讲得有点长了，松动的原因形形色色，弹簧垫片也许对某些松动有效，但与之相比，对于防松，还是以正确的紧固扭矩进行紧固更重要。
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