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（） 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＝～，加润滑油的可达。根据《机械设计》（濮良贵 主编）建议，按K＝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≤（～）σsA1； 不锈钢螺栓：F≤（～）σsA1，

即F≤K1σsA1，螺栓K1取,不锈钢螺栓K1取。

1）σs——对应等级螺栓的材料屈服极限（MPa）（需查表）

螺栓 性能等级 屈服极限δs min/Mpa 190 240 300 340 420 480 640 720 940 1100

不锈钢螺栓性能等级 屈服极限δs min/Mpa A2-50 210 A2-70 450 A2-80 600 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≤K1σsA1

2 （ ＝K1σs×1/4×π×d1

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（）

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

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：

细牙螺栓优选规格 M6 d×P - d M8 M10 M12 M12× M16 M16× M20 M20× M24 M24×2 M8×1 M10×1 注：P——螺距

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

级螺栓 扭矩系数K

级螺栓 扭矩系数K

级螺栓 扭矩系数K 预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（sMPa） 940 940 940 940 940 940 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 293 预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（sMPa） 640 640 640 640 640 640 640 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 24 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 48 预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（ sMPa）300 300 300 300 300 300 300 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 24 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 10 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 191 径d1（mm） 径d1（mm） - 径d1（mm） 径d1（mm） - 径d1（mm） 径d1（mm） -

940 M24 24 级螺栓 扭矩系数K

预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（sMPa） 1100 1100 1100 1100 1100 1100 1100 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 24 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 15 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 径d1（mm） 径d1（mm） - A2-50级不锈钢螺栓 扭矩系数K

A2-70级不锈钢螺栓 扭矩系数K

预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（sMPa） 450 450 450 450 450 450 450 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 24 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（sMPa） 210 210 210 210 210 210 210 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 24 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 径d1（mm） 径d1（mm） - 径d1（mm） 径d1（mm） -

A2-80级不锈钢螺栓 扭矩系数K 预紧力系数K1 螺材料屈服极限δ（sMPa） 600 600 600 600 600 600 600 栓规格 M6 M8 M10 M12 M16 M20 M24 螺栓外径d（mm） 6 8 10 12 16 20 24 粗牙螺栓小细牙螺栓小粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） 487 细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m） - 18 径d1（mm） 径d1（mm） -

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。