齿形结合面在农业机械、航空航天和轨道交通等领域具有十分广泛的应用。结合面的接触刚度和接触阻尼严重影响着机械结构的静动态特性。接触阻尼可起到减震的作用,但阻尼过大又影响机械结构的接触刚度及其动力学性能。接触面的能量损耗规律严重影响接触特性,因此,应研究齿形结合面的能量损耗规律及接触特性,将接触刚度和接触阻尼控制在合理范围内。本文以齿形防松垫圈为研究对象,针对齿形结合面的接触刚度和接触阻尼进行仿真计算和实验研究,主要研究内容和结论包括:分析了螺栓联接紧固件的松动原因和防松措施,介绍了齿形防松垫圈的结构和工作原理;基于接触分形理论,建立了结合面法向接触刚度和接触阻尼分形模型,分析了法向载荷、接触面积和加载次数对接触刚度和接触阻尼的影响。为了探究接触刚度和接触阻尼的影响因素,建立了装载齿形防松垫圈的螺栓联接悬臂梁结构实验台,开展了前四阶固有频率和前两阶阻尼比的检测实验,分析了螺栓预紧力、齿形结合面接触面积、加载次数等因素对固有频率和阻尼比的影响规律,并与通过分形理论推导出的规律进行了相互验证。结果表明,悬臂梁结构的前四阶固有频率均随着螺栓预紧力、接触面积和实验次数的增加而增加;前两阶阻尼比随着螺栓预紧力、接触面积和实验次数的增加而减小。测得了悬臂梁在JZ-5型激振器激励下不同部位的一阶弯曲响应幅值,并找出各个测点的一阶弯曲响应幅值随预紧力变化的变化规律,发现一阶弯曲响应幅值随着预紧力的增加而减小。建立了装载齿形防松垫圈的螺栓联接悬臂梁结构有限元模型,求得了不同预紧力下该结构的前四阶固有频率;建立了装载齿形防松垫圈的普通螺栓结构的有限元模型,对模型施加不同的螺栓载荷,求得齿形结合面随法向载荷变化的动态接触刚度。通过谐响应分析求得不同预紧力下悬臂梁结构的一阶弯曲响应幅值;结果表明,仿真得到的一阶弯曲响应幅值与实验结果吻合度较好,验证了弯曲响应幅值随着预紧力的增大而减小的规律是正确的。