螺栓预紧力和安装扭矩
螺栓扭矩值计算公式
螺栓扭矩值计算公式
螺栓紧固是工程中常见的操作，它要求螺栓拧紧时需施加一定的扭矩。
螺栓扭矩值的计算是确保螺栓连接能够达到所需的预紧力，从而保证工程结构的安全可靠性的重要步骤。
在实际工程中，螺栓扭矩值的计算公式可以根据具体情况而有所不同，下面将介绍一些常用的螺栓扭矩值计算公式。
1. 预紧力与扭矩的关系
在螺栓扭紧的过程中，实际传递到螺栓的预紧力与施加的扭矩之间存在一定的关系。
一般情况下，预紧力可以通过扭矩来进行计算，即：
$$ F_{pre} = K \\times T $$
其中，F pre为螺栓的预紧力，T为扭矩值，K为转矩系数，它与螺栓的材料、规格、螺纹等有关。
2. 标准螺栓的扭矩值计算公式
对于普通的螺纹连接，根据公式 $T = K \\times D \\times \\sqrt{P}$ 计算扭矩值，其中T为扭矩值，K为系数，D为螺栓的公称直径，P为预紧力。
3. 拉伸型螺栓的扭矩值计算公式
对于采用拉伸型螺栓连接，需要根据公式 $T = \\frac{F_{t}}{A} \\times K$ 计算扭矩值，其中F t为拉伸力，A为横截面积，K为系数。
4. 螺栓松动检测的扭矩值计算公式
在使用过程中，螺栓可能出现松动的情况，此时需要根据公式 $T = K \\times r \\times F_{fr}$ 计算扭矩值，其中r为螺栓的松动系数，F fr为螺栓的摩擦阻力。
结语
通过上述介绍，我们了解了螺栓扭矩值的计算公式及其应用场景。
在实际工程中，根据不同的螺栓连接形式和要求，合理选择适用的扭矩值计算公式，确保螺栓连接的可靠性和安全性。
螺栓预紧力和拉力
螺栓预紧力和拉力在机械装配和结构设计中，螺栓是常见的连接元件之一。
螺栓的安装是一个关键步骤，而螺栓的预紧力和拉力则是影响螺栓连接性能的重要因素。
螺栓的预紧力是指在紧固螺栓之前所施加的力，目的是在螺栓连接中产生一定的压力，使连接处的零件紧密接触并保持紧固状态。
预紧力的大小直接影响螺栓连接的紧固性和承载能力。
预紧力不足会导致连接失效，而过度预紧则可能造成零件变形或螺栓断裂。
螺栓的预紧力可以通过扭矩、角度或伸长量等方式来控制。
其中，扭矩法是最常用的方法之一。
扭矩法是通过施加一定的扭矩，使螺栓产生预紧力。
这是因为螺栓在扭矩作用下会发生弹性变形，从而产生压力。
扭矩大小与螺栓材料、螺纹尺寸以及润滑条件等因素有关。
除了预紧力，螺栓的拉力也是螺栓连接中需要考虑的重要因素。
拉力是指螺栓所受到的拉伸力，是连接件所能承受的最大载荷。
螺栓连接的强度主要由拉力决定，因此在设计和使用中需要合理控制拉力的大小。
螺栓的拉力可以通过预紧力和载荷共同决定。
当螺栓连接处受到外部载荷时，螺栓会承受拉伸力，而预紧力则会抵消这部分拉伸力。
因此，预紧力的大小需要根据连接件所需的拉力来确定。
在实际应用中，为了保证螺栓连接的可靠性和安全性，需要进行螺栓预紧力和拉力的控制和检测。
一种常用的方法是使用扭力扳手来施加预定的扭矩，以达到预期的预紧力。
同时，还可以通过拉力计或应变仪等设备来检测螺栓连接的拉力是否符合要求。
还需要注意螺栓连接中的松动问题。
由于外界震动、振动或温度变化等因素的影响，螺栓连接可能会发生松动。
因此，在实际使用中，需要定期检查和复紧螺栓连接，以确保其稳定性和可靠性。
螺栓的预紧力和拉力是影响螺栓连接性能的重要因素。
正确施加预紧力和控制拉力，可以确保螺栓连接的紧固性和承载能力。
在实际应用中，需要根据具体要求和要连接的零件特性来确定合适的预紧力和拉力，并进行相应的控制和检测。
这样才能确保螺栓连接的安全可靠。
螺栓预紧力和安装扭矩
20
12.9 1200 1220
1080 970 385-435 39-44 366-414
8 44 15
7 PRÄSENTATIONSTITEL
© Adolf Würth GmbH & Co. KG, Künzelsau, 08.07.2013
安装扭矩
8 PRÄSENTATIONSTITEL
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• 多达90%施加的扭矩都因摩擦因素而消耗，所以表面状况与润滑在扭矩产生 的预紧力上有很大影响，随着表面摩擦系数的改变将会有不同的结果。
12 PRÄSENTATIONSTITEL
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垫圈对预紧力的影响
• 大部分的扭矩锁紧都不会使用垫圈，因为螺母与垫圈或 垫圈与被夹紧物表面在锁紧过程中相对作用的结果会改 变摩擦半径，因此影响扭矩对预紧力的关联性。当一个 大的被夹持表面需要使用凸缘螺栓和螺母时，则可利用 垫圈来帮助结合，此时一般常使用硬的垫圈来提供较低 且稳定的摩擦。
• 屈强比为屈服强度与抗拉强度的比值(σs/σb) 。
• 屈强比有两个作用：一是可算出公称屈服点，二是表示螺栓制造过 程中是否被强化以及强化程度的高低。强化分冷作硬化和调质处理 。 0.6的一般为热锻或切削加工（较软），0.8的为冷镦或经热处 理（较硬）。
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螺栓规范扭矩及预紧力速查表
螺栓规范扭矩及预紧力速查表
背景
在机械加工和维修过程中，螺栓紧固要用到扭矩和预紧力的计算。
为了避免使用不恰当的扭矩和预紧力而导致机器故障，我们需要参考相关的规范和速查表。
相关规范
在国内，螺栓的扭矩和预紧力计算需参考以下规范：
- GB/T 3098.1-2010 机械性能的机械测试第1部分：试验机、测力机和冲击试验机术语、通用要求和试验方法
- GB/T 3098.8-2010 机械性能的机械试验螺栓的拉伸试验方法- JG/T 163-2013 十六类压力和钢制材料承插焊管压前螺栓连接技术条件
- HG/T -2009 压力管道用螺栓连接
速查表
下表展示了一些常用的螺栓对应的扭矩和预紧力值：
以上仅供参考，具体扭矩和预紧力值需参考相关规范和螺栓厂家提供的数据。
结论
在机械加工和维修中，使用正确的扭矩和预紧力可以确保机器的稳定性和安全性。
我们应该参考相关规范和速查表，选择合适的螺栓型号和对应的扭矩和预紧力值。
螺栓预紧力和扭矩的换算公式
螺栓预紧力和扭矩的换算公式螺栓的预紧力和扭矩是机械连接中常用的参数，通过正确的计算和换算可以保证螺栓连接的安全和可靠性。
在机械设计和工程实践中，螺栓的预紧力和扭矩是非常重要的参数，对于螺栓的安装和使用起着至关重要的作用。
1. 螺栓预紧力的计算螺栓的预紧力是指在螺栓安装过程中，通过施加力使螺栓被挤压并产生预应力的力量。
预紧力的大小直接影响到螺栓连接的紧固质量和承载能力。
常见的计算螺栓预紧力的公式为：$F_p = k \\cdot F_t$其中，F p为螺栓的预紧力，单位为牛顿（N）；F t为螺栓的拉力，单位为牛顿（N）；k为螺栓的拉伸系数。
2. 螺栓扭矩与预紧力的关系在实际的螺栓安装过程中，通常会使用扭矩来拧紧螺栓。
螺栓的扭矩与预紧力之间存在着一定的关系。
一般来说，螺栓的扭矩与预紧力之间的换算关系可以通过以下公式表示：$T = \\frac{F_d \\cdot d_r}{2}$其中，T为扭矩，单位为牛顿·米（N·m）；F d为预紧力，单位为牛顿（N）；d r为螺栓的公称直径，单位为米（m）。
3. 举例说明假设一个直径为10毫米的螺栓的预紧力为1000牛顿，根据上述公式计算其所需的扭矩：$T = \\frac{1000 \\times 0.01}{2} = 5 N·m$因此，对于这个螺栓，需要施加5牛顿·米的扭矩来达到预定的预紧力。
结论螺栓的预紧力和扭矩是机械连接中重要的参数，合理的计算和换算可以确保螺栓连接的安全可靠。
通过适当的预紧力和扭矩的控制，可以有效地防止螺栓松动或过紧，保证机械设备的正常运行。
以上是关于螺栓预紧力和扭矩的换算公式的介绍，希望对您有所帮助。
常用高强度螺栓预紧力和拧紧扭矩
常用高强度螺栓预紧力和拧紧扭矩(参考)预紧力Fv(kN)及扭紧力矩MA(N·m)计算方式决定施工高强度螺栓扭矩：Ma=1.1 k Pv d式中： k---扭矩系数，此数据由高强度螺栓制造商提供或在安装前实验得到。
通常k=0.11-0.15,详细数据见供货商的质量报告。
Pv---高强度螺栓预拉力， [kN]；d---高强度螺栓直径，mm。
如何确定机螺丝的紧固力矩关于如何紧固螺栓和螺母的文章已经有很多，但如何恰当地紧固机螺丝（Machine Screws）的文章较少。
与如何确保螺栓和螺母的安全连接一样，在紧固机螺丝时，恰当地选择合适的拧紧力矩十分重要。
恰当的、安全的连接直接关系到装配后产品的质量好坏。
因此在紧固机螺丝时，我们应该计算一下合理的拧紧力矩。
紧固机螺丝的这些力矩与紧固螺栓、螺母的力矩相比起来要小得多。
1、机螺丝拧紧力矩的计算常用的计算螺纹紧固件拧紧力矩的公式为：T=D×K×P其中：T：力矩（牛顿?米/英寸?磅1Nm=9 in.1b）D：螺纹的外径（1mm=0.03937 in）K：螺母的摩擦系数（光杆螺栓 K=0.20 镀锌螺栓 K=0.22 上蜡或带润滑螺栓 K=0.10）P：夹紧力（一般是屈服点抗拉强度值的75%）1．1米制机螺丝米制机螺丝（Metric Machine Screws）有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧紧力矩。
在ISO国际标准中来制机螺丝（Metric Machine Screws）有两个主要的强度等级：4.8级（类似SAE 60M）和8.8级（类似SAE 120M）。
强度等级4.8表示最小的抗拉强度是480MPa，这约等于每英寸70，000磅（即70，000 Psi）。
强度等级8.8表示最小的抗拉强度是880MPa，约等于每英寸127，000磅（127，000Psi）。
米制电镀锌机螺丝拧紧力矩见表1。
1.2 英制机螺丝对于英制机螺丝（Inch Machine Screws）也有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧紧力矩。
六角螺栓级别和扭力(扭矩)的相对关系
在螺纹紧固件的使用中应用的较广泛的是螺栓－螺母连接副的形式，应用的较多的是有预紧力的连接方式，预紧力的连接可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力及螺栓的疲劳强度，并且能增强螺纹连接体的紧密性和刚度。
在螺纹紧固件的连接使用中，没有预紧力或预紧力不够时，起不到真正的连接作用，一般称之为欠拧；但过高的预紧力或者不可避免的超拧也会导致螺纹连接的失败。
众所周知，螺纹连接的可靠性是由预紧力来设计和判断的，但是，除在实验室可以测量外，在装配现场一般是不易直观的测量。
螺纹紧固件的预紧力则多是采用力矩或转角的手段来达到的。
因此，当设计确定了预紧力之后，安装时采用何种控制方法？如何规定拧紧力矩的指标？则成为关键重要问题，这就提出来了螺纹紧固件扭（矩）－拉（力）关系的研究课题。
螺纹紧固件扭－拉关系，不仅涉及到扭矩系数、摩擦系数（含螺纹摩擦系数和支撑面摩擦系数）、屈服紧固轴力、屈服紧固扭矩和极限紧固轴力等以一系列螺纹连接副的紧固特性的测试及计算方法，还涉及到螺纹紧固件的应力截面积和承载面积的计算方法等基础的术语、符号的规定。
并且也还必须给出螺纹紧固件紧固的基本规则、主要关系式以及典型的拧紧方法。
目前，这些内容ISO/TC2尚无相应的标准，德国工程师协会早在七十年代就发表了DVI2230《高强度螺栓连接的系统计算》技术准则。
日本也于1987和1990年发布了三项国家标准，尚未查到其他国家的标准。
国内尚未发现相应的行业标准，仅少数企业制定了企业标准。
尤其是随着引进技术的国产化不断的拓展和螺纹紧固件技术发展的需要，这一需求日趋迫切。
这也就是制定此项标准的初衷。
日本国家标准JIS B 1082-1987《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》、JIS B 1083-1990《螺纹紧固件紧固通则》及JIS B 1084-1990《螺纹紧固件拧紧试验方法》三个标准，概括了国际上有关螺纹紧固件扭－拉关系的研究成果和应用经验，根据标准验证，对我国也是适用的。
常用高强度螺栓预紧力和拧紧扭矩
常用高强度螺栓预紧力和拧紧扭矩(参考)预紧力Fv(kN)及扭紧力矩MA(N·m)计算方式决定施工高强度螺栓扭矩：Ma=1.1 k Pv d式中： k---扭矩系数，此数据由高强度螺栓制造商提供或在安装前实验得到。
通常k=0.11-0.15,详细数据见供货商的质量报告。
Pv---高强度螺栓预拉力， [kN]；d---高强度螺栓直径，mm。
如何确定机螺丝的紧固力矩关于如何紧固螺栓和螺母的文章已经有很多，但如何恰当地紧固机螺丝（Machine Screws）的文章较少。
与如何确保螺栓和螺母的安全连接一样，在紧固机螺丝时，恰当地选择合适的拧紧力矩十分重要。
恰当的、安全的连接直接关系到装配后产品的质量好坏。
因此在紧固机螺丝时，我们应该计算一下合理的拧紧力矩。
紧固机螺丝的这些力矩与紧固螺栓、螺母的力矩相比起来要小得多。
1、机螺丝拧紧力矩的计算常用的计算螺纹紧固件拧紧力矩的公式为：T=D×K×P其中：T：力矩（牛顿?米/英寸?磅1Nm=9 in.1b）D：螺纹的外径（1mm=0.03937 in）K：螺母的摩擦系数（光杆螺栓 K=0.20 镀锌螺栓 K=0.22 上蜡或带润滑螺栓 K=0.10）P：夹紧力（一般是屈服点抗拉强度值的75%）1．1米制机螺丝米制机螺丝（Metric Machine Screws）有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧紧力矩。
在ISO国际标准中来制机螺丝（Metric Machine Screws）有两个主要的强度等级：4.8级（类似SAE 60M）和8.8级（类似SAE 120M）。
强度等级4.8表示最小的抗拉强度是480MPa，这约等于每英寸70，000磅（即70，000 Psi）。
强度等级8.8表示最小的抗拉强度是880MPa，约等于每英寸127，000磅（127，000Psi）。
米制电镀锌机螺丝拧紧力矩见表1。
1.2 英制机螺丝对于英制机螺丝（Inch Machine Screws）也有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧紧力矩。
螺栓扭矩定义公式
螺栓扭矩定义公式
螺栓扭矩是指施加在螺栓上的扭转力矩，用于将螺栓与螺母紧固在一起。
螺栓
扭矩的大小直接影响到螺栓连接的紧固性能，过大或过小的扭矩都会导致螺栓连接失效。
因此，正确计算和施加螺栓扭矩至关重要。
螺栓扭矩定义公式
螺栓扭矩可以通过以下公式计算得出：
$$ T = K \\times F \\times D $$
其中： - T为螺栓扭矩（单位：N·m） - K为螺栓装配系数，取决于螺纹摩擦系
数和阻力系数 - F为螺栓预紧力（单位：N） - D为螺栓公称直径（单位：m）
螺栓装配系数
螺栓装配系数K是一个关键参数，影响着螺栓扭矩的计算。
K的取值范围一般
为0.12到0.18之间，实际值需要根据具体材料、润滑条件和工作环境等因素确定。
螺栓预紧力
螺栓预紧力F是指在连接螺栓与螺母时所施加的拉伸力，目的是通过螺纹摩擦
力来使螺栓连接紧固。
预紧力的大小需要根据被连接零件的要求和规范进行计算，通常通过螺栓拉力计或者液压扭力工具来施加。
螺栓公称直径
螺栓公称直径D是指螺栓的直径大小，通常以英寸或毫米作为单位。
螺栓的直
径直接影响到扭矩的大小，公称直径应根据实际需要选择合适的规格。
综上所述，螺栓扭矩定义公式是通过螺栓装配系数、螺栓预紧力和螺栓公称直
径来计算得出的。
正确的螺栓扭矩计算可以确保螺栓连接的安全稳固，提高了机械设备的可靠性和使用寿命。
在实际工程中，需要根据具体情况灵活运用这个定义公式，保证螺栓连接的质量和安全性。
常用高强度螺栓拧紧扭矩与预紧力
1.2 英制机螺丝 对于英制机螺丝（Inch Machine Screws）也有不同的强度等级，每个等级都有相应合适 的拧紧力矩。在标准 SAEJ82 中对于英制机械螺栓有两种强度等级：60M 级和 120M 级。强度等级 60M 表示最小的抗拉强度是 60，000Psi；强度等级 120M 表示最小抗拉强度是 120，000Psi。在 SAE J429中，强度等级 5.2 相当于在标准 SAE J82 中的强度等级 120M，即也有约 120， 紧固件的同行！您好！我是m Design 机械设计平台中国区总代理。非常期待与您的合作。我们希 望在紧固件领域能有所作为。
Thread diameter d Hold diameter
M12 M16 M20 M22 M24 M27 M30 13 17 21 23 25 28 31
Required Prestressing 50
force Pv [kN]
100 160 190 220 290 350
Ma1) MoS2 lubricated 100 250 450 650 800 1250 1650
常用的计算螺纹紧固件拧紧力矩的公式为： T=D×K×P 其中： T：力矩（牛顿?米/英寸?磅 1Nm=9 in.1b） D：螺纹的外径（1mm=0.03937 in） K：螺母的摩擦系数 （光杆螺栓 K=0.20 镀锌螺栓 K=0.22 上蜡或带润滑螺栓 K=0.10） P：夹紧力（一般是屈服点抗拉强度值的 75%） 1．1 米制机螺丝 米制机螺丝（Metric Machine Screws）有不同的强度等级，每个等级都有相应合适的拧 紧力矩。在 ISO 国际标准中来制机螺丝（Metric Machine Screws）有两个主要的强度等级： 4.8级（类似 SAE 60M）和 8.8 级（类似 SAE 120M）。强度等级 4.8 表示最小的抗拉强度是 480MPa， 这约等于每英寸 70，000 磅（即 70，000 Psi）。强度等级8.8 表示最小的抗拉强度是 880MPa， 约等于每英寸 127，000 磅（127，000Psi）。米制电镀锌机螺丝拧紧力矩见表 1。
螺栓扭矩和预紧力计算公式
螺栓扭矩和预紧力计算公式
螺栓是机械连接中常用的紧固件，其紧固效果与扭矩和预紧力密切相关。
因此，正确计算螺栓的扭矩和预紧力是保证机械连接质量的重要步骤。
螺栓扭矩计算公式：
螺栓扭矩是指在螺栓紧固过程中需要施加的扭矩大小。
其计算公式为：
T=K×D×F
其中，T为螺栓扭矩，单位为N·m；K为摩擦系数，一般取0.15~0.2；D为螺栓公称直径，单位为mm；F为螺栓预紧力，单位为N。
螺栓预紧力计算公式：
螺栓预紧力是指在螺栓紧固过程中施加的力大小。
其计算公式为：
F=K×D×P
其中，F为螺栓预紧力，单位为N；K为摩擦系数，一般取0.15~0.2；D为螺栓公称直径，单位为mm；P为螺栓紧固力，单位为MPa。
需要注意的是，螺栓预紧力的计算需要知道螺栓的材料和弹性模量等参数，因此需要根据具体情况进行计算。
在实际应用中，螺栓的扭矩和预紧力需要根据实际情况进行调整。
如果螺栓扭矩过大，会导致螺栓断裂或者连接件变形；如果螺栓预紧力过小，会导致连接件松动或者失效。
因此，在进行螺栓紧固时，需要根据实际情况进行调整，以保证机械连接的质量和可靠性。
螺栓扭矩和预紧力计算公式是保证机械连接质量的重要步骤。
在实际应用中，需要根据具体情况进行调整，以保证机械连接的质量和可靠性。
螺栓预紧力与拧紧力矩的公式换算
螺栓预紧力与拧紧力矩的公式换算
本文为“自动机算模板“系列原创文档之一，本文档主要介绍螺栓预紧力与拧紧力矩的公式换算和如何使用免费开源的软件wxMaxima让计算机为我们自动计算复杂公式数值的过程和方法。
理论依据
已知预紧力F0，拧紧力矩与预紧力F0的对应关系参考成大先《机械设计手册》第五版。
T=K*F0*d
其中：
T为拧紧力矩，N·mm；（1000N·mm=1N·m）
K为拧紧力矩系数，无量纲；
F0为预紧力，N；
d为螺纹公称直径，mm;
拧紧力矩系数K值可以通过下表查得：（摘自成大先《机械设计手册》表
计算范例
以M12螺纹连接为例：
wxMaxima输入单元的数值表达式如下：
K:0.2;
F0:16000;
d:12;
T:K*F0*d;
软件wxMaxima，大家可以从网上下载并安装，这个软件是免费的。
安装后，打开软件，然后把我上面列出的公式复制进去，修改数值，点击菜单栏的“单元”→“对单元进行求值”，即可在几秒内获得想要的计算结果。
由上图可以看到拧紧力矩的计算结果：T=38400N·mm=38.4N·m
计算结果的评估
得到计算结果后，需要根据工程实际情况判断预紧力或拧紧力矩是否合适。
一般而言，预紧力不容易测量得到，拧紧力矩则可以通过力矩扳手进行控制。
铝材的强度小于钢材，所以当螺钉材料是钢、零件材料是铝材时，预紧力和拧紧力矩应选取的小一些，一般螺栓等级的选取不能大于5.6级。
通过本文方法计算得到的拧紧力矩数值可以与《螺栓尺寸、强度等级、预紧力和预紧扭矩对照表》进行比对和选用，工程应用时还要通过实验测试来验证。
螺栓预紧力与扭矩计算
螺栓预紧力与扭矩计算
螺栓是一种常见的紧固件，用于连接两个或多个零件。
在工程领域中，螺栓的预紧力和扭矩是非常重要的参数，可以影响到连接件的性能和稳定性。
因此，正确计算螺栓的预紧力和扭矩至关重要。
预紧力是指螺栓在安装时所施加的力，目的是使连接件之间产生一定的压力，以保证连接的紧固性。
预紧力的大小与螺栓的直径、材料、螺纹类型、螺纹长度以及安装条件等因素有关。
通常情况下，预紧力的计算可以通过公式或表格来确定，需要根据具体的工程要求和标准来选择适当的数值。
扭矩是施加在螺栓上的旋转力，用于将螺栓拧紧到所需的预紧力。
扭矩的大小与螺栓的材料、直径、表面处理、螺纹类型、螺纹长度、润滑情况等因素有关。
通常情况下，扭矩的计算可以通过经验公式、实验数据或专业软件来确定，需要根据具体的安装要求和标准来选择合适的数值。
在实际工程中，为了确保连接的稳定性和可靠性，通常会采取一定的安全系数来确定预紧力和扭矩的大小。
此外，还需要注意螺栓的安装过程中是否存在松动、过紧等问题，以及检查螺栓是否存在损坏或磨损等情况，及时进行维护和更换。
螺栓的预紧力和扭矩计算是工程设计和安装中的重要内容，对于确保连接件的稳定性和可靠性至关重要。
只有合理计算和正确施加预
紧力和扭矩，才能确保螺栓连接的安全性和性能。
希望工程师们在实际工作中能够重视螺栓的预紧力和扭矩计算，确保工程质量和安全。
螺钉联接的扭力与预紧力的关系
1、引言家用电器厂在生产某型产品时，经常出现批头、电批套筒或风批套筒被打断的现象。
原因是一些重要零部件如发热管、R型弹簧等的固定都需要用很大的扭力矩来旋紧螺钉，而批头、电批套筒或风批套筒的极限扭力矩不能达到螺钉拧紧的拧紧力矩要求，致使其超过能够承受的最大拧紧力矩而折断。
但是，螺钉的拧紧力矩到底需要多大？目前尚没有一个确切的或者令人信服的标准来衡量。
那么，有没有办法给定螺钉比较准确的标准值呢？答案是肯定的。
下面以某产品弹性元件固定螺钉PM5×10为例，来计算它的拧紧力矩。
2、螺纹联接的拧紧力矩我们知道，在螺栓联接中，只有适当的预紧力才能保证螺栓可靠联接。
而预紧力则是通过控制施加于螺钉的拧紧力矩或转角来间接实现的。
但是，螺栓轴力与拧紧力矩之间的对应关系严重地受到摩擦条件的影响。
摩擦一方面是螺纹自锁防松的必要条件，另一方面摩擦消耗大量拧紧力矩（能量）从而影响螺栓轴力。
拧紧时，扳手或电批（风批）力矩T用于克服螺纹副的螺纹阻力矩T1及螺母与被联接件（或垫圈）支承面间的端面摩擦力矩T2。
即T= T1+ T2=KF0 d （N·mm）d——螺纹公称直径（mm）F0——预紧力（N）K——拧紧力矩系数（无量纲）其中，K值与螺纹中径、螺纹升角、螺纹当量摩擦系数、螺母与被联接件支承面间的摩擦系数有关。
而这些参数的取值都比较复杂。
要准确地计算出K值，就要通过针对性的试验，同时测得预紧力和紧固扭矩才能间接获得拧紧力矩系数K值。
一般情况下，在各种条件下的K值，可参考下表中的数据。
拧紧力矩系数K本例中，因为没有具体的实验参数，K按上表取值。
由于螺钉拧紧在发热盘铝合金基材上，铝合金的硬度较低，摩擦力较大。
故按干燥加工表面无润滑取值，则K值的取值范围是0.26～0.30，取最小值K=0.26。
螺纹联接的预紧力螺纹联接预紧力的大小，要根据螺钉组受力和联接的工作要求决定。
设计时首先要保证所需的预紧力，又不应使联接的结构尺寸过大。
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预紧力的实现
• 螺纹结合主要是使夹紧物体的力必须大于使它们分开的力，而 螺栓须处于固定的应力下不受疲劳载荷的影响，但是如果初始 的预紧力太小，作用在螺栓上的不同方向的负荷会很快让螺栓 松动，如果初始预紧力太大，预紧的过程可能导致螺栓失效。 与此可见螺栓的可靠度完全依赖于正确的预紧力，而实际上大 部分的预紧力是由正确的扭矩来间接实现的。
抗拉强度（tensile strength）
• 试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺 寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb），除以试样原横截面积（So） 所得的应力（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/mm2（ MPa）。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
MPa N
420 800/830(d>16) 1040 与螺纹直径成比例
MPa MPa
N.m
320 310 10-220 —— 124-209
640
900
580 250-320
830 320-380
22-32
32-39
238-304 304-361
与螺纹直径成比例
%
——
12
9
%
——
52
48
J
——
30
- too small screw 尺寸不够
- too weak screw 级别不够
- low friction 太低摩擦系数
- preload loss due to seating 塌陷
16 PRÄSENTATIONSTITEL
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缺陷及失效模式 安装和设计错误
Securely fastened joints
20 PRÄSENTATIONSTITEL
Tightening of a bolted joint 好似螺栓被拉长，工件被压缩
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螺母与螺栓匹配应用的注意点：
• 较高性能等级的螺母可以替换性能等级较低的螺母。
• 设计思想： 希望螺纹组合件失效形式为螺杆断裂而不是螺母或螺栓 螺纹脱扣或同时脱扣（因为螺杆断裂便于及时发现螺纹 组合件失效）。
19 PRÄSENTATIONSTITEL
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c. Clamping force, Fv ?
10~20%
21 PRÄSENTATIONSTITEL
Tightening of screws and nuts
拧紧螺栓和螺母
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常见强度级别螺栓/钉的机械性能对比：
机械性能 公称抗拉强度 最小抗拉强度 楔负载 公称屈服点 保证应力 维氏硬度 洛氏硬度 布氏硬度 破坏扭矩 断后伸长率 断面收缩率 冲击吸收功
代号 σb σbmin
σs Sp HV HR HB MB δ ψ Aku
单位
4.8
8.8
10.9
MPa
400
800
1000
10 PRÄSENTATIONSTITEL
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锁紧至其屈服点
• 较小外径螺栓锁紧至其屈服点可提供稳定和较高的预紧力，尤以螺栓在受 到重复松动外力时可减少螺栓的疲劳，例如汽缸和连杆。
• 理论上，一个螺栓锁紧至其屈服点会更坚固和更能抗疲劳破坏，屈服点的 大小与螺栓材料本身和后期热处理有关。
• 螺栓的锁紧是预紧力而非安装扭矩，用安装扭矩的方式间接获得预紧力进 而锁紧的方式是目前常用的可操作方法。
• 然而，在使用机械结合过程中建立一个适当的预紧力来获得更高的安全性 或基于成本考虑是有其必要性的。不同形式的螺栓或垫圈使用方式也不同 ，其中最有效的方式是利用超声波在螺栓预紧过程中测量其拉伸长度，从 而达到施加最佳预紧力的
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预紧力的大小
• 螺栓的预紧力 当螺母和螺栓锁紧时,会产生拉力到 螺栓上，此时会有一个相等的反作 用力产生,进而将二者紧密结合。 通常由测试来验证螺栓的负荷，最 初大都使用所知的屈服点来测试负 荷，基本上螺栓锁紧的预紧力介于 屈服强度值的75%到90%。
屈服强度 yield strength
• 又称为屈服极限 ，常用符号δs，是材料屈服的临界应力值。 • （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值） • （2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的直线关系的极限偏差达
到规定值（通常为0.2%的原始标距）时的应力。 • 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2%)
5 PRÄSENTATIONSTITEL
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屈强比
螺栓的机械性能等级分为10个等级
3.6/4.6/4.8/5.6/5.8/6.8/8.8/9.8/10.9/12.9
• 小数点前数字表示公称抗拉强度的1%，后面数字表示“屈强比” 。比如8.8表示螺栓的公称抗拉强度为800MPa，屈强比为0.8。
• 抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是 金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，它表征材料最大均 匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的 ，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或 很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为RM， 单位为MPa。
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安装和设计错误
Securely fastened joints
Reasons原因:
- insufficient tightening 不正确扭矩
F
F - too high shear forces 受到高剪切力
时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度
3 PRÄSENTATIONSTITEL
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屈服强度 yield strength
4 PRÄSENTATIONSTITEL
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缺陷及失效模式 安装和设计错误
Securely fastened joints
Torque MD µK
Clamping force FV µG
To achieve a specific tension... If MD input = 100Nm
a. Friction in the thread, µG ? ~50% b. Friction under the head, µK ?30~40%
缺陷及失效模式 安装和设计错误
Securely fastened joints
18 PRÄSENTATIONSTITEL
Stripping of a nut thread 螺母脱扣
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缺陷及失效模式 安装和设计错误
20
12.9 1200 1220
1080 970 385-435 39-44 366-414
8 44 15
7 PRÄSENTATIONSTITEL
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安装扭矩
8 PRÄSENTATIONSTITEL
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在螺栓连接处的摩擦力
• 当一个螺纹结合是在锁紧的情况下，螺栓头部和螺纹处的摩擦将影响螺栓 预紧力的大小。一般来说在克服螺栓头和被夹紧物表面摩擦时，相当于50% 的扭矩被消耗，30%到40%的扭矩损失是在克服螺纹处的摩擦力，仅剩下 10%的扭矩才能有效的作用于预紧力上。
• 多达90%施加的扭矩都因摩擦因素而消耗，所以表面状况与润滑在扭矩产生 的预紧力上有很大影响，随着表面摩擦系数的改变将会有不同的结果。
12 PRÄSENTATIONSTITEL
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垫圈对预紧力的影响
• 大部分的扭矩锁紧都不会使用垫圈，因为螺母与垫圈或 垫圈与被夹紧物表面在锁紧过程中相对作用的结果会改 变摩擦半径，因此影响扭矩对预紧力的关联性。当一个 大的被夹持表面需要使用凸缘螺栓和螺母时，则可利用 垫圈来帮助结合，此时一般常使用硬的垫圈来提供较低 且稳定的摩擦。
• 3. 螺栓会因为外观或防腐因素而电镀， 这些表面处理会影响摩擦系数。
• 4. 螺栓上的摩擦扭矩常因振动产生锁紧 失效，此时常使用防松螺母来确保锁紧扭 矩。