螺栓预紧力（拧紧扭矩）计算

01　螺栓预紧力（拧紧扭矩）计算

螺栓是机械上常用的紧固件之一，而螺栓的预紧力与使用性能有这密切的关系，螺栓预紧力关系到被连接件的紧密型和可靠性，过大或者过小的预紧力都会对连接质量产生影响。如螺栓预紧力过大，会出现超拧现象；螺栓预紧力过小，则保证不了连接强度与质量。

不过，螺栓预紧力本着物尽其用的原则进行计算，在材料性能允许范围呢，拧的越紧越不容易松动。

螺栓预紧力的计算主要考虑螺栓材料的屈服强度、被紧固件的螺纹牙型的强度（剪应力、弯应力）。

首先按照螺栓应力（屈服强度）来计算预紧力及扭矩，同时考虑到材料的许用应力要求，一般规定拧紧后螺纹连接件的预紧力不得大于其材料屈服强度的80%，对于一般连接用的钢制螺栓，推荐的预紧力如下：

碳素钢螺钉预紧力 Fo=(0.6~0.7)×σ×As

合金钢螺钉预紧力 Fo=(0.5~0.6)×σ×As

式中σ是指螺钉材料的屈服强度，As是指螺钉应力截面积。

螺栓拧紧时，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，根据摩擦力计算公式f=μN，并简化模型计算，可采用右侧经验公式来计算扭矩，即T=K×Fo×d，其中K是拧紧力系数、d是螺纹公称直径、Fo是预紧力。

拧紧力系数K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。一般情况下的K值

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铝合金，其强度远低于优质碳素结构钢的强度，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。

下面以12.9级M10的内六角圆柱头螺钉为例，分布计算，看看此螺钉的拧紧扭矩是多少。

12.9级M10的内六角圆柱头螺钉，屈服强度σ为1080MPa，螺钉应力截面积As为58mm²，带入下式：

12.9级M10的内六角圆柱头螺钉预紧力 Fo=(0.5~0.6)×σ×As=(0.5~0.6)×1080×58=31320N（取小值0.5）

12.9级M10的内六角圆柱头螺钉拧紧力矩 T=K×Fo×d=0.22×31320×10/1000=69Nm