螺栓强度计算

建筑常识钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。

螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。

例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.6；3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到：1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.9；3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。

强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10）===============如4.8级则此螺栓的抗拉强度为：400MPa屈服强度为：400*8/10=320MPa=================另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释度量当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。

1、公制计量：（10进制）1m =100 cm=1000 mm2、英制计量：（8进制）1英寸=8英分1英寸=25.4 mm 3/8￠￠×25.4 =9.523、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如：4#，5#，6#，7#，8#，10#，12#螺纹一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。

联接螺栓的强度计算方法一．连接螺栓的选用及预紧力：1、已知条件：螺栓的s＝730MPa 螺栓的拧紧力矩T=49N.m2、拧紧力矩：为了增强螺纹连接的刚性、防松能力及防止受载螺栓的滑动，装配时需要预紧。

其拧紧扳手力矩T用于克服螺纹副的阻力矩T1及螺母与被连接件支撑面间的摩擦力矩T2。

装配时可用力矩扳手法控制力矩。

公式：T=T1+T2=K*F* d拧紧扳手力矩T=49N.m其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm其中K为拧紧力矩系数，F为预紧力N d为螺纹公称直径mm摩擦表面状态K值有润滑无润滑精加工表面0.10.12一般工表面0.13-0.150.18-0.21表面氧化0.20.24镀锌0.180.22粗加工表面-0.26-0.3取K＝0.28，则预紧力F＝T/0.28*10*10-3＝17500N3、承受预紧力螺栓的强度计算：螺栓公称应力截面面积As（mm）=58mm2外螺纹小径d1=8.38mm外螺纹中径d2=9.03mm计算直径d3＝8.16mm 螺纹原始三角形高度h=1.29mm 螺纹原始三角形根部厚度b=1.12mm紧螺栓连接装配时，螺母需要拧紧，在拧紧力矩的作用下，螺栓除受预紧力F0的拉伸而产生拉伸应力外，还受螺纹摩擦力矩T1的扭转而产生扭切应力，使螺栓处于拉伸和扭转的复合应力状态下。

螺栓的最大拉伸应力σ1(MPa)。

1sF A σ==17500N/58*10-6m 2=302MPa 剪切应力：=0.51σ=151 MPa根据第四强度理论，螺栓在预紧状态下的计算应力: =1.3*302=392.6 MPa强度条件：=392.6≤730*0.8=584预紧力的确定原则：拧紧后螺纹连接件的预紧应力不得超过其材料的屈服极限s σ的80%。

4、 倾覆力矩倾覆力矩 M 作用在连接接合面的一个对称面内，底板在承受倾覆力矩之前，螺栓()2031tan 216v Td F T W dϕρτπ+== 1.31ca σσ≈[]0211.34F ca d σσπ=≤已拧紧并承受预紧力F 0。

螺栓强度计算方法详解螺栓强度计算方法详解（（附公式附公式））
螺栓强度计算是利用公式对螺栓连接强度进行有效计算，确定螺栓的受力状况。

不同的螺栓强度计算的方法和公式也不相同。

下面，世界泵阀网为大家汇总螺栓强度计算方法公式。

以供学习参考。

螺栓强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力;然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。

螺栓强度计算：
承载力=强度 x 面积;
螺栓有螺纹，以M24螺栓为例，其横截面面积不是24直径的圆面积，而是353平方毫米，称之为有效面积。

普通螺栓C 级(4.6和4.8级)抗拉强度是170N/平方毫米。

那么承载力就是：170x353=60010N 。

换算一下，1吨相当于1000KG ，相当于10000N ，那么M24螺栓也就是可以承受约6吨的拉力。

紧螺栓强度校核与设计计算式：
松螺栓强度计算：
危险截面拉伸强度条件为：
d1——螺纹小径，mm; F——螺栓承受的轴向工作载荷，N：;[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/m㎡。

15.2.1 单个螺栓连接的强度计算螺纹连接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓连接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或连接时常装拆，很可能发生滑扣现象。

螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。

采用标准件时，这些部，然后按照标准选定螺纹公称直分都不需要进行强度计算。

所以，螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d1径（大径）d，以及螺母和垫圈等连接零件的尺寸。

1. 受拉松螺栓连接强度计算松螺栓连接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。

）外，连接并不受力。

图15.3所示吊钩尾部的连接是其应用实例。

当螺栓承受轴向工作载荷 F (N)时，其强度条件为(15-6)（15-7）或——螺纹小径，mm；式中： d1[σ]——松连接螺栓的许用拉应力，Mpa。

见表15.6。

图15.32.受拉紧螺栓连接的强度计算根所受拉力不同，紧螺栓连接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三。

①只受预紧力的紧螺栓连接右图为靠摩擦传递横向力F 的受拉螺栓连接，拧紧螺母后，这时栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4 F` /π2 d1外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转切应力：对于螺栓故螺栓或式②受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接。

图15.5所示压力容器螺栓连接是受预紧力和轴向工作载荷的典型实例。

这种连接拧紧后螺栓受预紧力F`，工作时还受到。

第三章 螺纹联接（含螺旋传动)3—1 基础知识 一、螺纹的主要参数现以圆柱普通螺纹的外螺纹为例说明螺纹的主要几何参数，见图3—1,主要有：1）大径d —-螺纹的最大直径,即与螺纹牙顶重合的假想圆柱面的直径，在标准中定为公称直径.2）小径1d ——螺纹的最小直径，即与螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，在强度计算中常作为螺杆危险截面的计算直径。

3）中径2d ——通过螺纹轴向界面内牙型上的沟槽和突起宽度相等处的假想圆柱面的直径，近似等于螺纹的平均直径，2d ≈11()2d d +。

中径是确定螺纹几何参数和配合性质的直径。

４)线数n ——螺纹的螺旋线数目。

常用的联接螺纹要求自锁性，故多用单线螺纹；传动螺纹要求传动效率高，故多用双线或三线螺纹。

为了便于制造,一般用线数n ≤４.５）螺距P ——螺纹相邻两个牙型上对应点间的轴向距离。

６)导程S -—螺纹上任一点沿同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离。

单线螺纹S ＝P ，多线螺纹S ＝nP 。

７）螺纹升角λ-—螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。

在螺纹的不同直径处，螺纹升角各不相同.通常按螺纹中径2d 处计算，即22arctanarctan S nP d d λππ== （3—1） 8）牙型角α-—螺纹轴向截面内,螺纹牙型两侧边的夹角。

螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角称为牙侧角，对称牙型的牙侧角β＝α/2.9）螺纹接触高度h —-内外螺纹旋合后的接触面的径向高度.二、螺纹联接的类型螺纹联接的主要类型有:图3-11、螺栓联接常见的普通螺栓联接如图3—2a所示.这种联接的结构特点是被联接件上的通孔和螺栓杆间留有间隙。

图3-2b是铰制孔用螺栓联接。

这种联接能精确固定被联接件的相对位置，并能承受横向载荷，但孔的加工精度要求较高。

图3-22、双头螺柱联接如图3—3a所示，这种联接适用于结构上不能采用螺栓联接的场合,例如被联接件之一太厚不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用双头螺柱联接。

螺栓强度计算螺栓联接的强度计算，主要是根据联接的类型、联接的装配情况(是否预紧)和受载状态等条件，确定螺栓的受力；然后按相应的强度条件计算螺栓危险截面的直径(螺纹小径)或校核其强度。

3.4.1 普通螺栓联接的强度计算 1.松螺栓联接松螺栓联接松螺栓联接在装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷之前螺栓并不受力，所以螺栓所受到的工作拉力就是工作载荷 F，故螺栓危险截面拉伸强度条件为：设计公式：——螺纹小径，mm；F——螺栓承受的轴向工作载荷，N；[σ]——松螺栓联接的许用应力，N/ ，许用应力及安全系数见表 3-4-1。

2.紧螺栓联接紧螺栓联接紧螺栓联接有预紧力F′，按所受工作载荷的方向分为两种情况：（1）受横向工作载荷的紧螺栓联接受横向工作载荷的紧螺栓联接普通螺栓联接铰制孔用螺栓(a)普通螺栓联接普通螺栓联接:左图为通螺栓联接，被联接件承受垂直于轴线的横向载荷。

因螺栓普通螺栓联接杆与螺栓孔间有间隙，故螺纹不直接承受横向载荷，而是预先拧紧螺栓，使被联接零件表面间产生压力，从而使被联接件接合面间产生的摩擦力来承受横向载荷。

如摩擦力之总和大于或等于横向载荷，被联接件间不会相互滑移，故可达到联接的目的。

（b)铰制孔用螺栓铰制孔用螺栓:承受横向载荷时，不仅可采用普通螺栓联接，也可采用铰制孔用螺铰制孔用螺栓栓联接。

此时，螺栓孔为铰制孔，与螺栓杆（直径处）之间为过渡配合，螺栓杆直接承受剪切，如上图所示。

在受横向载荷的铰制孔螺栓联接中，载荷是靠螺杆的剪切以及螺杆和被联接件间的挤压来传递的。

这种联接的失效形式有两种：螺杆受剪面的塑性变形或剪断；① ② 螺杆与被联接件中较弱者的挤压面被压溃。

故需同时验算其挤压强度和剪切强度条件:剪切强度条件:挤压强度条件:(2)受轴向工作载荷的紧螺栓联接受轴向工作载荷的紧螺栓联接现实生活中，螺栓所受外载荷与螺栓轴线平行的情况很多，如左图所示的汽缸盖螺栓联接，即为承受轴向外载荷的联接。

15.2.1 单个螺栓连接的强度计算螺纹连接根据载荷性质不同，其失效形式也不同：受静载荷螺栓的失效多为螺纹部分的塑性变形或螺栓被拉断；受变载荷螺栓的失效多为螺栓的疲劳断裂；对于受横向载荷的铰制孔用螺栓连接，其失效形式主要为螺栓杆剪断，栓杆或被连接件孔接触表面挤压破坏；如果螺纹精度低或连接时常装拆，很可能发生滑扣现象。

螺栓与螺母的螺纹牙及其他各部分尺寸是根据等强度原则及使用经验规定的。

采用标准件时，这些部分都不需要进行强度计算。

所以，螺栓连接的计算主要是确定螺纹小径d1，然后按照标准选定螺纹公称直径（大径）d，以及螺母和垫圈等连接零件的尺寸。

1. 受拉松螺栓连接强度计算松螺栓连接装配时不需要把螺母拧紧，在承受工作载荷前，除有关零件的自重（自重一般很小，强度计算时可略去。

）外，连接并不受力。

图15.3所示吊钩尾部的连接是其应用实例。

当螺栓承受轴向工作载荷 F (N)时，其强度条件为(15-6)或（15-7）式中： d1——螺纹小径，mm；[σ]——松连接螺栓的许用拉应力，Mpa。

见表15.6。

图15.32. 受拉紧螺栓连接的强度计算根据所受拉力不同，紧螺栓连接可分为只受预紧力、受预紧力和静工作拉力及受预紧力和变工作拉力三类。

①只受预紧力的紧螺栓连接右图为靠摩擦传递横向力F的受拉螺栓连接，拧紧螺母后，这时螺栓杆除受预紧力F`引起的拉应力σ=4F`/πd12外，还受到螺纹力矩T1引起的扭转切应力：对于M10～M68的普通螺纹，取d1、d2和λ的平均值，并取φV=arctan0.15，得τ≈0.5σ。

由于螺栓材料是塑性材料，按照第四强度理论，当量应力σe为(15-8)故螺栓螺纹部分的强度条件为：(15-9)或(15-10)式中[σ]为静载紧连接螺栓的许用拉应力，其值由表15.6查得。

② 受预紧力和工作载荷的紧螺栓连接。

图15.5所示压力容器的螺栓连接是受预紧力和轴向工作载荷的典型实例。

这种连接拧紧后螺栓受预紧力F`，工作时还受到工作载荷F 。

螺栓的计算公式螺栓在机械领域中可是个相当重要的角色呢！咱们要搞清楚螺栓的计算公式，那得先从它的基本原理和用途说起。

螺栓，这小小的家伙，却有着大大的作用。

就说咱们常见的自行车吧，车把和车架的连接，脚踏板和轴的固定，都离不开螺栓。

我还记得有一次，我自己在家捣鼓修理自行车，结果不小心把一个螺栓给弄滑丝了。

这可把我急坏了，因为这意味着零件没法稳固连接，自行车骑起来会嘎吱嘎吱响，还可能存在安全隐患。

那螺栓的计算公式到底是咋回事呢？咱们先来说说螺栓的抗拉强度计算公式。

螺栓的抗拉强度可以通过材料的抗拉强度乘以螺栓的有效截面积来计算。

这就好比是一个大力士能举起的重量，取决于他本身的力气大小（材料强度）和他双手能抓住的面积（有效截面积）。

再来讲讲螺栓的预紧力计算公式。

预紧力就像是给螺栓提前施加的一个“压力”，让它在工作的时候能够紧紧地拉住两个零件，不让它们松动。

预紧力的计算要考虑到螺栓的材料、直径、摩擦系数等因素。

比如说，在一些需要高精度和高稳定性的机械装置中，预紧力的计算就显得尤为重要。

还有螺栓的屈服强度计算公式。

螺栓的屈服强度就像是它的“底线”，超过这个底线，螺栓就可能会发生永久性的变形，无法正常工作。

这个计算也得综合考虑各种材料和尺寸的参数。

在实际的工程应用中，螺栓的计算公式可不是随便算算就行的。

比如说在汽车制造厂里，工人们在组装发动机的时候，就得精确计算每个螺栓的参数，确保发动机在高速运转的时候，各个部件都能紧密连接，不出差错。

总之，螺栓的计算公式虽然看起来有点复杂，但只要咱们掌握了其中的原理和关键参数，就能让这些小小的螺栓发挥出大大的作用，保障各种机械装置的安全和稳定运行。

就像我那次修自行车，最后费了好大的劲，找了合适的螺栓替换，才让我的自行车重新欢快地跑起来。

所以啊，可别小看这螺栓的计算公式，它可是机械世界里的重要“密码”呢！。

螺纹的强度计算 机械工学便览篇螺纹的许用拧紧力矩T=(Q/2)*(d2*μ/cosβ+d2*tanα+μn*d n)Q=σq*Aμ: 螺纹表面摩擦系数β：螺纹牙型半角、因为是公制螺纹所以是30ºd2: 螺纹有效直径的标准尺寸d3: 外螺纹内径的标准尺寸 d3=d-1.226869*Sα：螺纹升角 tanα=S/(π*d2) (rad)S: 螺纹的牙距μn： 螺母座面的摩擦系数d n:　螺母座面的平均直径　例1：当螺母座面是以B为直径的圆的情况 d n=(2/3)*(B3-d n3)/(B2-d h2) d h:螺栓孔径　例2: 当螺母座面是以B为对边宽度的六边形的情况 dn=(0.608*B3-0.524*d h3)/(0.866*B2-0.785*d h2)A: 螺纹的有效截面积　A=(π/4）*d32σq:　螺纹的许用拉伸应力ρ=螺纹接触面的摩擦角=tan-1(μ） （rad）内螺纹螺牙的剪切应力Q=√2*π*Z*(d-AB*sinΨ）*AB*τn*cosβ*cosρΨ=0.7854+ρ-β…螺纹剪切面的角度 （rad） Yn：内螺纹螺栓外径位置的螺牙根部宽度Yn=0.875*SAB:内螺纹剪切长度AB=Yn*cosβ/cos(β-Ψ)Z＝(螺母高度/S)-1 …同时接触的牙数、　取理论值-1。

外螺纹螺牙的剪切应力Q=√2*π*Z*(d - 2*h + CD*sinψ)*CD*τs*cosβ*cosρΨ=0.7854+ρ-β…螺纹剪切面的角度 （rad）Ys:外螺纹螺牙根部宽度Ys=(0.125+0.625*ε)*Sε:　螺纹结合比，通常取1。

CD:　外螺纹剪切长度CD=Ys*cosβ/cos（β-Ψ）h:　外螺纹螺牙高度，通常　h=H1=0.541226*SS:　螺纹牙距。

螺栓高周疲劳计算
螺栓高周疲劳强度计算公式为：σa=Sqrt((KfKcKaσm)^2+(KfKcKbσb)^2)^0.5，其中：
σa：螺栓的疲劳应力幅值，单位为MPa。

Kf：载荷类型系数，根据载荷类型选择相应的系数。

Kc：应力集中系数，根据连接部分的几何形状和载荷情况选择相应的系数。

Ka：材料强度系数，一般为1。

σm：平均应力，一般为选定载荷时的静态强度。

Kb：表面加工系数，根据表面处理情况选择相应的系数。

σb：螺栓的基本强度，一般为公称强度×系数，系数根据所选用的螺栓类别和尺寸确定。

影响螺栓高周疲劳强度的因素有载荷类型、应力集中、材料强度、表面加工等。

普通螺栓和高强度螺栓连接的构件强度计算　
普通螺栓或承压型和受拉型高强度螺栓连接的轴心受拉构件，其连接处的强　度应按下式计算：　
n
A N =σ　≤f 其中：　N ——作用于构件的轴心拉力；
n A ——构件净截面面积，可按下列情况确定：
（1）　并列布置时，构件在截面I-I 处受力最大，其净截面面积
为()10n A b n d t =−;
（2）　错列布置时，构件可能沿截面Ⅱ－Ⅱ或锯齿形截面Ⅲ－Ⅲ破
坏，此时净截面面积取按下列公式计算结果中之较小者：
()10n A b n d t =−
(2333021n A e n n d t =+−−
其中：　
b ——被连接构件的板宽；
1n 、2n 、3n ——分别是截面Ⅰ－Ⅰ、Ⅱ－Ⅱ、Ⅲ－Ⅲ上
的螺栓数目；
0d ——螺栓的孔径；
t ——被连接构件的板厚；
1e 、3e ——分别为在垂直作用力N 方向的螺栓边距
和中距；
2e ——错列布置的螺栓列距。

图（钢结构节点连接手册Ｐ３０）　摩擦型高强度螺栓连接的轴心受拉构件，其连接处的强度应按下列公式计算　
n s A N n n
−=5.01σ≤f ；A N =σ≤f
式中：　
n——所计算截面（最外列螺栓处）上高强度螺栓的数目；
s
n——在节点或拼接处，构件一侧连接的高强度螺栓数目；
A——构件的净截面面积；
n
A——构件的毛截面面积。

螺栓强度校核螺栓是一种常用的紧固件，广泛应用于各个行业和领域。

在工程设计中，螺栓的强度校核是非常重要的一项工作，它关乎到整个结构的稳定性和安全性。

本文将从螺栓的材料特性、强度计算方法和校核要求等方面，对螺栓强度校核进行详细阐述。

一、螺栓的材料特性螺栓通常由高强度合金钢制成，其具有良好的力学性能和耐腐蚀性。

螺栓的强度主要包括两个方面，即抗拉强度和抗剪强度。

抗拉强度是指螺栓在受到拉力作用时所能承受的最大应力，而抗剪强度则是指螺栓在受到剪力作用时所能承受的最大应力。

二、螺栓强度计算方法螺栓的强度计算通常采用极限状态设计法。

具体而言，就是将螺栓的抗拉强度和抗剪强度与设计载荷进行比较，以确定螺栓是否能够满足设计要求。

在计算过程中，需要考虑螺栓的直径、材料特性、工作环境等因素，以确保计算结果的准确性。

1. 抗拉强度校核：螺栓在受到拉力作用时，应保证其抗拉强度大于等于设计拉力。

设计拉力的计算通常根据结构的受力情况进行确定，例如在钢结构中，可以根据结构的荷载和安全系数来计算。

2. 抗剪强度校核：螺栓在受到剪力作用时，应保证其抗剪强度大于等于设计剪力。

设计剪力的计算方法与设计拉力类似，也需要考虑结构的受力情况和安全系数等因素。

3. 螺栓的预紧力校核：螺栓在装配时通常需要施加一定的预紧力，以确保螺栓连接的紧固性。

预紧力的大小应根据螺栓直径、材料特性和设计要求等因素进行确定，同时还需要考虑螺栓的松动和疲劳等因素。

四、螺栓强度校核的实例以某桥梁工程为例，假设桥梁中需要使用M20级别的螺栓。

首先，我们需要确定螺栓的抗拉强度和抗剪强度。

根据螺栓材料的等级和标准，我们可以查到M20级别的螺栓的抗拉强度为400MPa，抗剪强度为240MPa。

接下来，我们需要计算设计拉力和设计剪力。

假设设计拉力为100kN，设计剪力为50kN。

根据抗拉强度和抗剪强度的定义，我们可以得出螺栓的强度校核公式如下：抗拉强度校核：400MPa ≥ 100kN/π/10²抗剪强度校核：240MPa ≥ 50kN/π/10²通过计算，我们可以得出螺栓的强度校核结果如下：抗拉强度校核：400MPa ≥ 318.31MPa抗剪强度校核：240MPa ≥ 159.16MPa由此可见，螺栓的抗拉强度和抗剪强度均满足设计要求，因此可以认为螺栓强度校核通过。