螺栓最大扭紧力矩计算.doc

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（N.m）
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＝0.15～0.2，加润滑油的可达0.12。根据《机械设计》（濮良贵 主编）建议，按K＝0.2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≤（0.6～0.7）σsA1；
不锈钢螺栓：F≤（0.5～0.6）σsA1，
即F≤K1σsA1，螺栓K1取0.6,不锈钢螺栓K1取0.5。
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
3.6
4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
8.8
9.8
10.9
12.9
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
A2-50
A2-70
A2-80
屈服极限δs
min/Mpa
210
450
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
＝K1σs×1/4×π×d12 （ 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（N.m）
即螺栓最大扭紧力矩Tmax=1/4×K×K1×σs×π×10-3×d12×d（N.m）

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
d
M6
M8
M10
M12
M16
M20
M24
d×P
-
M8×1
M10×1
M12×1.5
M16×1.5
M20×1.5
M24×2
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。）

4.8级螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.6
300
M6
6
4.917
-
4.1
-
0.2
0.6
300
M8
8
6.647
6.917
10
10.8
0.2
0.6
300
M10
10
8.376
8.917
19.8
22.5
0.2
0.6
300
M12
12
10.106
10.376
34.7
36.5
0.2
0.6
300
M16
16
13.835
14.376
86.6
93.5
0.2
0.6
300
M20
20
17.294
18.376
169.1
191
0.2
0.6
300
M24
24
20.752
21.835
292.2
323.5

8.8级螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.6
640
M6
6
4.917
-
8.7
-
0.2
0.6
640
M8
8
6.647
6.917
21.3
23.1
0.2
0.6
640
M10
10
8.376
8.917
42.3
48
0.2
0.6
640
M12
12
10.106
10.376
73.9
77.9
0.2
0.6
640
M16
16
13.835
14.376
184.7
199.5
0.2
0.6
640
M20
20
17.294
18.376
360.8
407.4
0.2
0.6
640
M24
24
20.752
21.835
623.4
690.2

10.9级螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.6
940
M6
6
4.917
-
12.9
-
0.2
0.6
940
M8
8
6.647
6.917
31.3
33.9
0.2
0.6
940
M10
10
8.376
8.917
62.2
70.4
0.2
0.6
940
M12
12
10.106
10.376
108.6
114.5
0.2
0.6
940
M16
16
13.835
14.376
271.3
293
0.2
0.6
940
M20
20
17.294
18.376
529.9
598.3
0.2
0.6
940
M24
24
20.752
21.835
915.7
1013.7

12.9级螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.6
1100
M6
6
4.917
-
15
-
0.2
0.6
1100
M8
8
6.647
6.917
36.6
39.7
0.2
0.6
1100
M10
10
8.376
8.917
72.7
82.4
0.2
0.6
1100
M12
12
10.106
10.376
127.1
133.9
0.2
0.6
1100
M16
16
13.835
14.376
317.5
342.8
0.2
0.6
1100
M20
20
17.294
18.376
620.1
700.2
0.2
0.6
1100
M24
24
20.752
21.835
1071.5
1186.3

A2-50级不锈钢螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.5
210
M6
6
4.917
-
2.4
-
0.2
0.5
210
M8
8
6.647
6.917
5.8
6.3
0.2
0.5
210
M10
10
8.376
8.917
11.6
13.1
0.2
0.5
210
M12
12
10.106
10.376
20.2
21.3
0.2
0.5
210
M16
16
13.835
14.376
50.5
54.5
0.2
0.5
210
M20
20
17.294
18.376
98.7
111.4
0.2
0.5
210
M24
24
20.752
21.835
170.5
188.7

A2-70级不锈钢螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.5
450
M6
6
4.917
-
5.1
-
0.2
0.5
450
M8
8
6.647
6.917
12.5
13.5
0.2
0.5
450
M10
10
8.376
8.917
24.8
28.1
0.2
0.5
450
M12
12
10.106
10.376
43.3
45.7
0.2
0.5
450
M16
16
13.835
14.376
108.2
116.9
0.2
0.5
450
M20
20
17.294
18.376
211.4
238.7
0.2
0.5
450
M24
24
20.752
21.835
365.3
404.4

A2-80级不锈钢螺栓
扭矩系数K
预紧力系数K1
材料屈服极限δs（MPa）
螺栓规格
螺栓外径d（mm）
粗牙螺栓小径d1（mm）
细牙螺栓小径d1（mm）
粗牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
细牙最大扭紧力矩Tmax（N,m）
0.2
0.5
600
M6
6
4.917
-
6.8
-
0.2
0.5
600
M8
8
6.647
6.917
16.7
18
0.2
0.5
600
M10
10
8.376
8.917
33.1
37.5
0.2
0.5
600
M12
12
10.106
10.376
57.8
60.9
0.2
0.5
600
M16
16
13.835
14.376
144.3
155.8
0.2
0.5
600
M20
20
17.294
18.376
281.9
318.3
0.2
0.5
600
M24
24
20.752
21.835
487
539.2

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。

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）