螺钉强度计算和选型
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式中σs——螺钉材料的屈服强度（Mpa） As——螺纹应力截面积（mm2）
目前暂定选用螺钉性能等级为8.8级：其含义为此性能等级的螺钉抗拉强度为800Mpa， 屈服强度为抗拉强度的0.8倍，故σs=0.8σb=640Mpa
另外，查表可知：M3螺钉的As=5.03、M4螺钉的As=8.78 《来源：GBT3098.6-2000》
FW k ZDbz
弯应力
3FW h 2 k ZDb z
式中：Fw ——最大轴向外荷载，即预紧力F(N) D——内螺纹大径(mm) b——螺纹牙根部宽度(mm) kZ——载荷不均匀系数(无量纲) h——螺纹牙的工作高度(mm) z——螺纹牙数
参考文献： [1]范厚军.《紧固件手册》.南昌：江西科学技术出版社，2004 [2]成大先. 《机械设计手册》. 化学工业出版社，北京，2007 [3]周德军. 《单个螺纹牙剪切应力计算应用浅析》,河南科技,2010
《机械设计手册》
Fw
D b
kZ h z
D( m3) 3mm
b( m3) 0.87 p 0.435mm( p螺距)
k z ( m 3) 6 p d 1
h(m3) 0.5413p 0.271 mm
z( m3) H （H旋合深度） p
h( m4) 0.5413p 0.379mm
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参数
M3螺钉
FW ( m3) 1609 .6N
M4螺钉
FW (m4) 2809 .6N D(m4) 4mm
b(m4) 0.87 p 0.609mm
k z ( m 4) 5 p d 0.875
摩擦表面状态
精加工表面 一般加工表面 表面氧化 镀锌 干燥加工表面
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螺纹预紧力F
碳素钢螺钉F=（0.6～0.7）σs· As 合金钢螺钉F=（0.5～0.6）σs· As
螺钉拧紧力矩T M3螺钉的拧紧力矩T=K · F· d =0.24×1609.6×3×10-3=1.16(N) M4螺钉的拧紧力矩T=K · F· d =0.24×2809.6×4×10-3=2.69 (N)
参考文献：《机载电子设备常用螺钉拧紧力矩研究》
参考国标：GBT3098.6-2000 《不锈钢紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》
246 123 Mpa 2
s
n
56.11Mpa 60Mpa 104.88Mpa 120Mpa 基本满足要求
参考文献： [1]郭洪民.《流变压铸YL112铝合金的热处理与力学性能》.南昌大 学：中国有色金属学报，2008 [2] GB/T 15114-2009《铝合金压铸件》
上海逸伏汽车电子科技有限公司
螺钉拧紧力矩计算
周振 2016.5.16
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拧紧螺钉时所需的力矩T用于克服螺纹副的螺纹阻力矩T1和被联接件间的 端面摩擦力矩T2；（来源：机械设计手册第2卷5-70） T=T1+T2=K · F· d 式中F——螺钉预紧力（N） d——螺纹公称直径（m） K——拧紧力矩系数（无量纲） K值 有润滑 0.10 0.13～0.15 0.20 0.18 —— 0.12 0.18～0.21 0.24 0.22 0.26～0.30 无润滑
M3螺钉的预紧力F=（0.5～0.6）σs· As =0.5×640×5.03=1609.6N
M4螺钉的预紧力F=（0.5～0.6）σs· As =0.5×640×8.78=2809.6N
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z( m3) H （H旋合深度） p
1、二极管固定螺钉校核：
z ( m 3) H p 7.62取整 二极管（含铜鼻子）
FW 1609 .6 56.11Mpa k ZDbz 1 3.14 3 0.435 7 3FW h 3 1609 .6 0.271 104.88Mpa 2 k ZDb z 1 3.14 3 0.4352 7
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螺钉拧紧力矩T（螺钉材料与基体材料不同） 预紧力的大小，除了受限于螺钉材料的强度外，还受限于被联接件的材料强度。 当内外螺纹的材料相同时，只校核外螺纹强度即可。对于旋合长度较短、非标准螺纹 零件构成的联接、内外螺纹材料的强度相差较大的受轴向载荷的螺纹联接，还应校核 螺纹牙的强度。 我司散热器基材是压铸铝合金A380（对应国标牌号YZALSi9Cu4），其强度远低于 优质碳素结构钢的强度，所以应校核铝合金上螺纹牙型的强度，主要是螺纹材料的 剪应力及弯应力。螺纹牙型的剪应力及弯应力按如下公式进行校核： 剪应力
剪应力
弯应力
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YL112压铸铝合金许用剪应力 、许用弯应力
120 60Mpa n 2 (n为安全系数，在冷热交 变载荷作用下n 1.2 - 2，取大值n 2)
目前暂定选用螺钉性能等级为8.8级：其含义为此性能等级的螺钉抗拉强度为800Mpa， 屈服强度为抗拉强度的0.8倍，故σs=0.8σb=640Mpa
另外，查表可知：M3螺钉的As=5.03、M4螺钉的As=8.78 《来源：GBT3098.6-2000》
FW k ZDbz
弯应力
3FW h 2 k ZDb z
式中：Fw ——最大轴向外荷载，即预紧力F(N) D——内螺纹大径(mm) b——螺纹牙根部宽度(mm) kZ——载荷不均匀系数(无量纲) h——螺纹牙的工作高度(mm) z——螺纹牙数
参考文献： [1]范厚军.《紧固件手册》.南昌：江西科学技术出版社，2004 [2]成大先. 《机械设计手册》. 化学工业出版社，北京，2007 [3]周德军. 《单个螺纹牙剪切应力计算应用浅析》,河南科技,2010
《机械设计手册》
Fw
D b
kZ h z
D( m3) 3mm
b( m3) 0.87 p 0.435mm( p螺距)
k z ( m 3) 6 p d 1
h(m3) 0.5413p 0.271 mm
z( m3) H （H旋合深度） p
h( m4) 0.5413p 0.379mm
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参数
M3螺钉
FW ( m3) 1609 .6N
M4螺钉
FW (m4) 2809 .6N D(m4) 4mm
b(m4) 0.87 p 0.609mm
k z ( m 4) 5 p d 0.875
摩擦表面状态
精加工表面 一般加工表面 表面氧化 镀锌 干燥加工表面
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螺纹预紧力F
碳素钢螺钉F=（0.6～0.7）σs· As 合金钢螺钉F=（0.5～0.6）σs· As
螺钉拧紧力矩T M3螺钉的拧紧力矩T=K · F· d =0.24×1609.6×3×10-3=1.16(N) M4螺钉的拧紧力矩T=K · F· d =0.24×2809.6×4×10-3=2.69 (N)
参考文献：《机载电子设备常用螺钉拧紧力矩研究》
参考国标：GBT3098.6-2000 《不锈钢紧固件机械性能 螺栓、螺钉和螺柱》
246 123 Mpa 2
s
n
56.11Mpa 60Mpa 104.88Mpa 120Mpa 基本满足要求
参考文献： [1]郭洪民.《流变压铸YL112铝合金的热处理与力学性能》.南昌大 学：中国有色金属学报，2008 [2] GB/T 15114-2009《铝合金压铸件》
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螺钉拧紧力矩计算
周振 2016.5.16
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拧紧螺钉时所需的力矩T用于克服螺纹副的螺纹阻力矩T1和被联接件间的 端面摩擦力矩T2；（来源：机械设计手册第2卷5-70） T=T1+T2=K · F· d 式中F——螺钉预紧力（N） d——螺纹公称直径（m） K——拧紧力矩系数（无量纲） K值 有润滑 0.10 0.13～0.15 0.20 0.18 —— 0.12 0.18～0.21 0.24 0.22 0.26～0.30 无润滑
M3螺钉的预紧力F=（0.5～0.6）σs· As =0.5×640×5.03=1609.6N
M4螺钉的预紧力F=（0.5～0.6）σs· As =0.5×640×8.78=2809.6N
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z( m3) H （H旋合深度） p
1、二极管固定螺钉校核：
z ( m 3) H p 7.62取整 二极管（含铜鼻子）
FW 1609 .6 56.11Mpa k ZDbz 1 3.14 3 0.435 7 3FW h 3 1609 .6 0.271 104.88Mpa 2 k ZDb z 1 3.14 3 0.4352 7
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螺钉拧紧力矩T（螺钉材料与基体材料不同） 预紧力的大小，除了受限于螺钉材料的强度外，还受限于被联接件的材料强度。 当内外螺纹的材料相同时，只校核外螺纹强度即可。对于旋合长度较短、非标准螺纹 零件构成的联接、内外螺纹材料的强度相差较大的受轴向载荷的螺纹联接，还应校核 螺纹牙的强度。 我司散热器基材是压铸铝合金A380（对应国标牌号YZALSi9Cu4），其强度远低于 优质碳素结构钢的强度，所以应校核铝合金上螺纹牙型的强度，主要是螺纹材料的 剪应力及弯应力。螺纹牙型的剪应力及弯应力按如下公式进行校核： 剪应力
剪应力
弯应力
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YL112压铸铝合金许用剪应力 、许用弯应力
120 60Mpa n 2 (n为安全系数，在冷热交 变载荷作用下n 1.2 - 2，取大值n 2)