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拧紧工艺的螺栓连接结构预紧力变化规律拧紧工艺是一种常见的螺栓连接结构手段，能够有效地固定物体，确保其稳定性与安全性。
在进行拧紧工艺时，螺栓预紧力的变化规律是一个需要特别关注的问题，它直接影响着连接结构的可靠性与持久性。
在拧紧工艺的初期阶段，螺栓的预紧力呈线性增长。
这是因为当我们开始拧紧螺栓时，施加的力会引起螺栓产生弹性变形，导致螺栓拉伸，从而增加预紧力。
同时，螺栓材料的力学特性也会对预紧力的变化产生影响。
一般来说，材料越脆性，预紧力的增长速度越快。
随着拧紧工艺的进行，螺栓的预紧力逐渐趋于稳定。
当螺栓的预紧力达到一定程度后，螺栓会进入弹性极限阶段，其弹性变形停止增长。
此时，螺栓的预紧力保持相对稳定，不再显著增长。
然而，需要注意的是，螺栓的预紧力并不是一成不变的。
在连接结构使用过程中，由于各种外界因素的影响，螺栓的预紧力可能会发生变化。
例如，温度变化、振动、外力冲击等都可能导致螺栓的预紧力减小，进而影响连接结构的稳定性。
为了更好地控制螺栓的预紧力，提高连接结构的可靠性，需要在拧紧工艺中注意以下几点：首先，选择适当的拧紧工具和材料。
拧紧工具应具有合适的力矩控制功能，能够准确地施加力矩，并避免过度拧紧。
材料的选择应考虑其力学特性，例如螺栓的强度和弹性模量等。
其次，严格按照拧紧规范进行操作。
拧紧规范中一般会标明螺栓的拧紧力矩或拉伸力等参数，操作人员应按照规范要求进行拧紧，并避免随意增加拧紧力矩。
最后，定期检查连接结构的预紧力。
由于外界因素的影响或使用过程中的松动，螺栓的预紧力可能会发生变化。
因此，定期检查连接结构的预紧力，并根据需要进行调整，是确保连接结构稳定性与可靠性的重要措施。
通过正确的拧紧工艺和预紧力的控制，可以提高连接结构的可靠性与持久性，减少松动和断裂等问题的发生。
因此，在进行螺栓连接结构时，务必重视拧紧工艺和预紧力的管理，确保操作规范，以免影响连接结构的安全与稳定。
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。
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。
一般规定拧紧后螺纹联接件的预紧力不得大于其材料屈服强度σs的80%。
螺栓夹紧力与预紧力的关系
在机械装配中，螺栓是一种常见的连接元件，常用于将两个或多个零部件固定在一起。
螺栓的夹紧力是指螺栓受到的拉伸力，这种拉伸力可以确保连接的稳固性和可靠性。
而预紧力是在螺栓安装过程中施加的一种力，它的作用是提供足够的摩擦力和压力，以抵抗外部负载和振动的影响，从而保持螺栓的紧固状态。
螺栓夹紧力与预紧力之间存在着一定的关系，预紧力的大小直接影响到螺栓夹紧力的大小。
当预紧力增加时，螺栓夹紧力也会相应增加。
这是因为预紧力的增加会导致螺栓的拉伸量增加，从而产生更大的夹紧力。
预紧力的大小受到多个因素的影响。
首先是螺栓的材料和尺寸。
不同材料和尺寸的螺栓具有不同的弹性模量和断裂强度，因此在施加相同的预紧力下，它们产生的夹紧力也会不同。
其次是螺栓的摩擦系数。
摩擦系数越大，预紧力对夹紧力的影响就越明显。
最后是螺栓的安装方式和紧固工艺。
正确的安装方式和紧固工艺可以保证预紧力的准确施加，从而获得理想的夹紧力。
需要注意的是，预紧力并不是越大越好。
过大的预紧力会导致螺栓过度拉伸，甚至引起螺栓断裂。
而过小的预紧力则会导致螺栓夹紧力不足，无法满足连接的要求。
因此，在实际应用中，需要根据具体的情况选择适当的预紧力。
螺栓夹紧力与预紧力存在着密切的关系。
预紧力的增加可以提高螺栓的夹紧力，从而增强连接的稳固性和可靠性。
但是，预紧力的大小需要根据实际情况进行合理选择，以确保螺栓的安全使用。
在螺栓的安装过程中，应注意正确的安装方式和紧固工艺，以确保预紧力的准确施加。
只有这样，螺栓连接才能发挥最佳的效果。
螺栓的预紧力和拧紧力矩计算螺栓预紧力是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。
对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。
预紧力的大小，除了受限于螺钉材料的强度外，还受限于连接件的材料强度。
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。
如某型产品弹性元件的固定，因螺钉连接的基材是压铸铝合金YL113，其强度远低于优质碳素结构钢20的强度，就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。
扩展资料控制螺丝预紧力的方法方法1：通过拧紧力矩控制预紧力拧紧力与螺栓预紧力呈线性关系在，控制了拧紧力矩的大小，就可以通过实验或理论计算的方法得到预紧力值。
但在实际中，由于受摩擦系数和几何参数偏差的影响。
在一定的拧紧力矩下，预紧力变化比较大，故通过拧紧力矩来控制螺栓预紧力的精度不高，其误差约为±25%，大可达±40%一般来说，控制区拧紧力矩精度较高的工具是测力矩扳手和限力扳手。
方法2：通过螺母转角控制预紧力根据需要的预紧力计算出螺母转角拧紧时量出螺母转角就可以达到控制预紧力的目的。
测量螺母转角简单的方法是刻一条零线，按螺母转过几方的数量来测量螺母角，螺母转角的测量精度可控制在10°-15°内。
方法3：通过螺栓伸长量控制预紧力由于螺栓的伸长量只和螺栓的应力有关，可以排除摩擦系数、接触变形、被连接件变形等可变因素的影响。
所以通过通过螺栓伸长量控制预紧力可以获得很高的精度，此种方法被广泛应用于重要场合螺栓连接的预紧力控制。
方法4：通过液压拉伸器控制预紧力使用液压拉伸器给螺栓施加拉紧力，使螺栓伸长，然后旋合螺母,待卸下载荷,由于螺栓收缩就可在连接中产生和拉力相等的预紧力。
预紧力和拧紧力矩的关系引言：在工程实践中，紧固件的拧紧是一项重要的工作。
而拧紧的效果与预紧力和拧紧力矩之间存在着紧密的关系。
本文将探讨预紧力和拧紧力矩之间的关系，以及对工程中的应用。
一、预紧力的定义和作用预紧力是指在紧固件紧固过程中施加的初始力。
它的作用是通过弹性变形，使紧固件与被连接的零件产生摩擦力和压力，从而实现紧固的效果。
预紧力的大小直接影响着紧固件连接的可靠性和稳定性。
二、拧紧力矩的定义和作用拧紧力矩是指在紧固过程中施加在紧固件上的力矩。
它的作用是通过扭矩将紧固件拧紧到一定的程度，使其产生足够的预紧力。
拧紧力矩的大小和施加角度直接影响着紧固件的预紧力大小和分布情况。
三、预紧力和拧紧力矩的关系1. 紧固件的特性：不同类型的紧固件在拧紧过程中的预紧力和拧紧力矩之间的关系是不同的。
例如，螺栓的拧紧力矩与预紧力之间存在着一种线性关系，即拧紧力矩与预紧力成正比。
而其他类型的紧固件，如螺母、螺柱等，其预紧力和拧紧力矩之间的关系可能更为复杂。
2. 材料的特性：材料的刚度和弹性模量等物理特性也会对预紧力和拧紧力矩之间的关系产生影响。
通常情况下，材料的刚度越大，预紧力和拧紧力矩之间的关系越稳定。
3. 摩擦力和预紧力的关系：摩擦力是紧固件产生预紧力的重要因素之一。
在拧紧过程中，摩擦力与拧紧力矩呈线性关系，即摩擦力与拧紧力矩成正比。
因此，通过控制拧紧力矩的大小，可以间接地控制预紧力的大小。
4. 紧固件连接的条件：紧固件的连接条件也会对预紧力和拧紧力矩之间的关系产生影响。
例如，当零件表面存在润滑剂或薄膜时，摩擦力会减小，从而导致预紧力和拧紧力矩之间的关系发生变化。
四、预紧力和拧紧力矩的应用预紧力和拧紧力矩的关系在工程实践中具有重要的应用价值。
以下是几个例子：1. 螺栓紧固：在螺栓紧固过程中，通过控制拧紧力矩的大小，可以实现预期的预紧力大小。
这对于确保连接的可靠性和稳定性至关重要。
2. 轮胎安装：在安装车辆轮胎时，需要通过拧紧螺栓来实现轮胎与车轮的连接。
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。
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。
一般规定拧紧后螺纹联接件的预紧力不得大于其材料屈服强度σs的80%。
螺栓夹紧力与预紧力的关系
螺栓夹紧力与预紧力是两个相关但不完全相同的概念。
螺栓预紧力就是在拧螺栓过程中拧紧力矩作用下的螺栓与被联接件之间产生的沿螺栓轴心线方向的预紧力。
对于一个特定的螺栓而言，其预紧力的大小与螺栓的拧紧力矩、螺栓与螺母之间的摩擦力、螺母与被联接件之间的摩擦力相关。
预紧可以提高螺栓连接的可靠性、防松能力和螺栓的疲劳强度，增强连接的紧密性和刚性。
而螺栓夹紧力，简单来说，就是通过螺栓将工件夹紧时产生的力。
当外部载荷为零时，夹紧力就等于螺栓预紧力。
但是，当工件受到外部载荷时，只要螺栓没有发生形变，那么螺栓预紧力是不变的，而夹紧力则会随着外部载荷的变化而变化。
当外部载荷大于螺栓预紧力时，螺栓会被再次拉伸，此时工件可能会分离，导致没有任何夹紧力。
总的来说，螺栓夹紧力与预紧力之间存在密切的关系，但它们并不总是相等的。
预紧力是螺栓连接中的重要参数，而夹紧力则是实际应用中需要关注的力。
在设计和使用螺栓连接时，需要充分考虑这两个力的关系，以确保连接的安全性和可靠性。
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。
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。
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。
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。
螺栓扭矩和预紧力计算公式螺栓扭矩和预紧力是机械设计和装配中非常重要的参数。
通过正确计算螺栓扭矩和预紧力，可以确保装配的可靠性和安全性。
本文将介绍螺栓扭矩和预紧力的计算公式，并详细解释其原理和应用。
一、螺栓扭矩计算公式螺栓扭矩是指在螺栓松动或拧紧过程中所需施加的扭矩力。
螺栓扭矩的计算公式可以根据不同的应用情况有所不同，但通常可以使用以下公式进行计算：T = K * F * d其中，T表示螺栓扭矩，K表示摩擦系数，F表示预紧力，d表示螺纹直径。
在实际应用中，摩擦系数K是一个经验值，可以根据实验数据进行确定。
预紧力F是通过预紧力计或者拉力表来测量得到的。
螺纹直径d可以通过测量螺杆直径得到。
螺栓扭矩的计算公式可以帮助我们确定螺栓拧紧所需的扭矩力，确保螺栓的紧固效果。
二、预紧力计算公式预紧力是指在螺栓拧紧过程中施加在螺栓上的力。
预紧力的大小直接影响到螺栓的紧固效果和承载能力。
预紧力的计算公式可以根据不同的应用情况有所不同，但通常可以使用以下公式进行计算：F = Ks * P其中，F表示预紧力，Ks表示螺栓系数，P表示螺栓所受载荷。
螺栓系数Ks是一个经验值，可以根据实验数据进行确定。
螺栓所受载荷P可以通过力学计算或者实验测量得到。
预紧力的计算公式可以帮助我们确定螺栓所需的预紧力，确保螺栓的紧固效果和承载能力。
三、螺栓扭矩和预紧力的应用螺栓扭矩和预紧力的计算公式在机械设计和装配中有着广泛的应用。
通过正确计算螺栓扭矩和预紧力，可以确保螺栓的可靠性和安全性。
在机械设计中，根据设计要求和材料力学性能，可以确定螺栓的直径和材质，并通过螺栓扭矩计算公式计算出螺栓的扭矩力。
在装配过程中，根据预紧力计算公式计算出螺栓所需的预紧力，并通过扭矩扳手施加相应的扭矩力。
在汽车制造和航空航天等领域，螺栓扭矩和预紧力的计算更为重要。
通过合理计算螺栓扭矩和预紧力，可以确保车辆或飞机的安全性和可靠性。
总结起来，螺栓扭矩和预紧力计算公式是机械设计和装配中不可或缺的工具。
高强度螺栓预紧力和拧紧力矩比较分析本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March高强度螺栓预紧力和拧紧力矩比较分析在钢结构连接中经常使用高强度螺栓。
高强度螺栓连接对于防止松动有良好的可靠性，尤其用于连接动载荷的构件。
在高强度螺栓连接中，预紧力和拧紧力矩是一个很重要的参数。
下面就高强度螺栓的预紧力及拧紧力矩进行探讨，以期得到合理的结果，在今后的设计中应用。
1 预紧力大小的确定高强度螺栓预紧力的大小跟螺栓的材料及其横截面面积有关。
所用材料需要经过调质处理以提高其机械性能，满足使用要求。
国内高强度螺栓的材料一般为45钢、40B钢及40Cr钢。
45钢用作级的螺栓，40B钢及40Cr钢用作级的螺栓。
预紧力大小由下式计算：P=σb Fi（1-1）式中σb—高强度螺栓材料经热处理后的抗拉强度限，Fi—螺栓的计算面积（按内螺纹直径计算），按下表取。
高强度螺栓的螺纹内径d1和计算面积Fi螺栓公称直径 M16 M18 M20 M22 M24螺纹的内径 (mm)计算面积 (mm2) 149 182 235 2922 拧紧力矩的计算拧紧力矩是为了使螺栓产生预紧力，其大小由预紧力确定。
拧紧力矩由下式计算：M=（kg·m）（2-1）式中 P—高强度螺栓需要的预紧力（t）；d—高强度螺栓的公称直径（mm）。
3 下面就国内外高强度螺栓，根据它们的材料的机械性能计算其预紧力和拧紧力矩，并进行比较和分析，从中找到适合我们应用的预紧力和拧紧力矩。
（1）根据《机械设计手册》（机械工业出版社）材料： 45钢，级；40B钢，级抗拉强度限：45钢，850kN/mm2；40B钢，1550kN/mm2。
计算结果如下表所示。
预紧力Fv (kN)及扭紧力矩MA(N·m)（2）根据《起重机设计手册》（辽宁人民出版社）材料：45钢，级；40B钢，级抗拉强度限：45钢，850kN/mm2；40B钢，1550kN/mm2。
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。
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。
一般规定拧紧后螺纹联接件的预紧力不得大于其材料屈服强度σs的80%。
对于一般联接用的钢制螺栓，推荐的预紧力限值如下：碳素钢螺钉F0 =（0.6~0.7）σs As (N)
合金钢螺钉F0 =（0.5~0.6）σs As(N)
式中σs ——螺钉材料的屈服强度（MPa）
弹性元件固定螺钉是PM5×10，材料是SWRCH18A，类似于国产20#优质碳素结构钢，性能等级若按4.8级取值，其公称屈服强度σs =320Mpa
As ——螺纹公称应力截面积mm2
式中d2 ——外螺纹中径mm
d3 ——螺纹的计算直径，d =d -H/6 ，其中H为螺纹原始三角形高度mm。
d1 ——外螺纹小径mm
查GB196-81《普通螺纹基本尺寸》，PM5×10螺钉的外螺纹小径d1 =4.134mm，中径d2 =4.480mm，螺距p=0.8mm，螺纹原始三角形高度H=0.866025404p=0.6928203232mm，
所以，d =d1 -H/6=4.134-0.6928203232/6=4.01852994613mm。
由此，螺纹的公称应力截面积As 为
F0 =（0.6~0.7）σs As = （0.6~0.7）×320×14.174=2721.408～3174.976（N），取最小值F0 =2721.408（N）
PM5×10螺纹的拧紧力矩：
T=KF0 d
=0.26×2721.408×5
=3537.3（N·mm）
≈3.5373（N·m）
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。
如某型产品弹性元件的固定，因螺钉连接的基材是压铸铝合金YL113，其强度远低于优质碳素结构钢20的强度，就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：
式中 Fw ——最大轴向外荷载，本例中即预紧力F0 （N）
D——内螺纹大径（mm）
b——螺纹牙根部宽度（mm）b=0.87p=0.87×0.8=0.696mm
kz——载荷不均匀系数
对于本例外螺纹为钢，内螺纹为铝合金的螺纹联接，d/p=5/0.8=6.25＜8，故=6p/d=0.96。
h——螺纹牙的工作高度，为螺纹原始三角形高度H的5/8，即
z——螺纹牙数。
本例中，螺钉长度=10mm，弹簧垫圈、平垫片及R型弹簧的总厚度4mm，螺纹的旋合长度是10-4=6mm。
螺距p=0.8mm，螺纹的牙数z=6/0.8=7.5，取z=7。
[注：螺纹在铝合金中的拧入深度即旋合长度应为(1.5～2.5)d，照此计算，本例中旋合长度应为9～15mm，而实际长度是6mm，似太短]。
n——材料的安全系数。
对于在交变载荷作用下的弹性元件（反复加热——冷却过程中产生的载荷），其固定螺丝也受交变载荷的影响，其安全系数n=1.2～2.0，取较大值，则n=2.0。
YL113能够查到的性能参数是：抗拉强度σb ≥230Mpa，伸长率1%。
无疲劳极限和剪切强度。
一般伸长率要控制在0.5%以内，σs 按σb/2 取值（因拉压力试验机上没有用于拉伸试验的夹具，所以σs 按此取值），约为115Mpa。
从铝合金基材上截取一块试样，制作成三块截面为5.0×5.0mm的试件（第一次试验的试件截面尺寸是10.0×5.0mm，因拉压力试验机的最大压力达不到试件剪切所需的荷重而将截面减小）在拉压力试验机上做剪切试验，得到YL113的平均剪切强度τj为107.2Mpa。
于是：
上述计算说明，按螺钉的材料计算的预紧力紧固螺纹时（此时的拧紧力矩即为3.5373N·m），螺纹牙型承受的剪切应力小于许用剪切压力，即在这种情况下，螺纹牙型的剪切强度是足够的。
但螺纹的弯应力远超其抗弯许用应力，其抗弯应力严重不足！因此，需按螺纹牙型的许用弯应力计算螺钉的预紧力。
即：
由此推出螺钉在螺纹许用弯应力下的拧紧力矩应为：
T=KF0 d
= KFw d
=0.26×2211.2×5
=2874.56（N·mm）
≈2.88（N·m）≤3.5373（N·m）
以上按螺钉材料的疲劳强度、铝合金上螺纹牙型的抗弯许用应力计算出螺钉的拧紧力矩，分别是3.5373N·m和2.88N·m，应取最小值2.88N·m。
SOP上规定的弹性元件的扭矩范围是2.07～2.52N·m ，小于上述计算值2.88N·m，似嫌小。
家用电器统一使用HIOS CL-6500PS电批，其扭矩范围是0.3～1.6 N·m，显然小于2.07～2.52N·m。
所以在打R型弹簧螺丝的工位不能使用HIOS CL-6500PS电批。
选用好帮手PRO-T55LB风批，其扭矩范围0.7～6.5 N·m，可以满足使用要求。
3、影响螺钉拧紧力矩的其它因素
除了风批的扭矩范围要满足螺钉的拧紧力矩外，批头能够承受的扭矩及螺钉头部的形状对螺钉拧紧力矩的影响也非常重要，不可忽视。
本例中，批头的最大扭矩应不小于3.0 N·m。
前期我们没有注意到这个因素，用普通批头，结果出现了很多批头被打断的现象。
固定弹性元件的螺钉是十字槽盘头螺钉，螺钉头部的十字槽能够承受的扭矩较小，在如此大的扭矩下，容易将十字槽打滑槽。
这就是为什么我们有许多螺钉滑槽的原因。
如果产品结构允许，建议将十字槽加深，或采用十字槽六角头螺钉，用风批套筒固定，可以有效地避免滑槽的产生。
如果必须按螺钉材料的强度确定拧紧力矩，因为铝合金基材上螺纹的抗弯应力不够，就必须增加螺钉的长度以增加其旋合长度，即增加参与紧固的螺纹牙数，以达到分散发热盘上螺纹牙受力的目的，从而降低螺纹牙承受的弯应力。
4、温度对螺纹联接预紧力的影响
在高温下工作的螺纹联接，还要考虑温差载荷、螺钉和被联接件机械性能的变化、应力松弛等因素的影响。
当螺钉和被联接件的线膨胀系数不同，或工作温度不同，或者两者不同时，由于热变形不一致而使螺钉受到额外的温差载荷。
这种温差载荷会使联接的紧固作用减小。
因此，在设计时必须使剩余预紧力始终大于所要求的值，以保证联接的紧固与紧密。
5、总结
一般情况下，螺栓的拧紧力矩与预紧力可参考国标快速查找（如附表）。
但是，对于安全性能要求很高的家用电器，就要准确地确定出螺钉的拧紧力矩与预紧力的关系，其关键任务就是要获得准确的拧紧力矩系数K的值。
而要取得准确的K值，就必须对每一种具体的螺钉进行“拧紧力矩——预紧力”试验。
在获得准确的K值后，才能放心地确定生产装配过程中需要的拧紧力矩值，而不是仅凭手“感觉”的方法来确定螺钉是否拧紧，因为手动拧紧螺钉时产生的拧紧力矩大小因人而异，靠感觉不能准确地判断螺钉的松紧。
附表：拧紧力矩螺栓标准及预紧力速查表
注：本文只是提出了获得螺钉拧紧力矩与预紧力之间关系的方法，文中的计算数值只是四月雨粗略计算得出的，仅作参考。
