螺栓最大扭紧力矩计算

螺栓最大扭紧力矩计算

一、背景

安装时对于一般的零件装配，靠操作者在扭紧时的感觉和经验来拧紧螺栓就已经能满足安装要求。但对于重要的联接，就需提供具体的扭紧力矩值来保证产品质量与安全。针对这一问题，现参考机械设计手册及相关的机械设计资料，对螺栓的最大扭紧力矩进行详细的分析计算，并把不同等级不同规格的螺栓的最大扭紧力矩计算结果列成表格，供参考使用，为安装现场提供准确的扭紧力矩依据。

二、分析计算

拧紧螺栓需要的预紧力矩T＝KFd×10-3（N.m）

1. K——扭矩系数。

K值大小主要与螺纹副摩擦、支承面摩擦有关，K＝0.15～0.2，加润滑油的可达0.12。根据《机械设计》（濮良贵主编）建议，按K＝0.2计算。

2. F——预紧力（N）

拧紧后螺纹连接件的预紧力F不得超过其材料屈服极限的80％，推荐按以下关系式确定F。

螺栓：F≤（0.6～0.7）σs A1；

不锈钢螺栓：F≤（0.5～0.6）σs A1，

即F≤K1σs A1，螺栓K1取0.6,不锈钢螺栓K1取0.5。

1）σs——对应等级螺栓的材料屈服极限（MPa）（需查表）

2）A1——螺栓危险截面的面积，单位mm2

根据《机械设计》（濮良贵主编），危险截面按螺栓小径d1计算，即

A1＝1/4×π×d12

故F≤K1σs A1

＝K1σs×1/4×π×d12 （ N）

3. d——螺栓螺纹外径（mm）

由以上分析，综合得

T=KFd×10-3

≤K×（K1×σs×1/4×π×d12）×d×10-3

＝1/4×K×K1×σs×π×10-3×d12×d（N.m）

即螺栓最大扭紧力矩T max=1/4×K×K1×σs×π×10-3×d12×d（N.m）

三、扭紧力矩值表

相同外径的粗牙螺栓对应一种螺栓小径，而相同外径的细牙螺栓存在几种螺栓小径。其中细牙螺栓优选规格如下：

注：P——螺距

根据螺栓最大扭紧力矩T max计算公式，分别计算出不同规格螺栓最大扭紧力矩值T max。以下列出常用的T max供设计使用。（注：对于细牙螺栓，选用细牙螺栓优选规格计算。）

四、参考文献

[1] 《机械设计手册（新版）第2卷》．王文斌主编——北京：机械工业出版社，2006

年4月第3版。

[2] 《机械设计》．刘迎春主编——北京：高等教育出版社，2004年4月第1版。

[3] 《机械设计》．濮良贵主编——北京：高等教育出版社，1996年5月第6版。