本篇文章將列出各類螺絲的擰緊力矩標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)用戶未注明擰緊力矩要求時(shí)，我們所參考的參考的標(biāo)準(zhǔn)。

 

需要強(qiáng)調(diào)的是：擰緊力矩和破壞扭力是兩個(gè)概念，擰緊力（矩）是指螺絲擰入工件的建議值；破壞扭力（即破壞扭矩）指將螺絲擰斷的最小值（詳見(jiàn)緊固件的破壞扭矩標(biāo)準(zhǔn)GB3098.13)，很顯然，擰緊力矩是少于破壞扭矩的。

 

這是普通螺栓擰緊力矩：

 

螺栓   強(qiáng)度 級(jí)	屈服   強(qiáng)度 N/mm2	螺 栓 公 稱 直 徑 mm
		6	8	10	12	14	16	18	20
		擰 緊 力 矩 N.m
4.8   5.6 6.8 8.8 10.9 12.9	240   300 480 640 900 1080	4-5   5-7 7-9 9-12 13-16 16-21	10-12   12-15 17-23 22-30 30-36 38-51	20-25   25-32 33-45 45-59 65-78 75-100	36-45   45-55 58-78 78-104 110-130 131-175	55-70   70-90 93-124 124-165 180-201 209-278	90-110   110-140 145-193 193-257 280-330 326-434	120-150   150-190 199-264 264-354 380-450 448-597	170-210   210-270 282-376 376-502 540-650 635-847

 

接上表：

螺栓   強(qiáng)度 級(jí)	屈服   強(qiáng)度 N/mm2	螺 栓 公 稱 直 徑 mm
		22	24	27	30	33	36	39
		擰 緊 力 矩 N.m
4.8   5.6 6.8 8.8 10.9 12.9	240   300 480 640 900 1080	230-290   290-350 384-512 512-683 740-880 864-1152	300-377   370-450 488-650 651-868 940-1120 1098-1464	450-530   550-700 714-952 952-1269 1400-1650 1606-2142	540-680   680-850 969-1293 1293-1723 1700-2000 2181-2908	670-880   825-1100 1319-1759 1759-2345 2473-3298 2968-3958	900-1100   1120-1400 1694-2259 2259-3012 2800-3350 3812-5082	928-1237   1160-1546 1559-2079 2923-3898 4111-5481 4933-6577

 

公制螺栓扭緊力矩  Q/STB 12.521.5-2000

 

范圍：本標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)械性能10.9級(jí)，規(guī)格從M6-M39的螺栓的扭緊力矩，對(duì)于使用尼龍墊圈、密封墊圈、其它非金屬墊圈的螺栓，本標(biāo)準(zhǔn)不適用。

 

材料	45、35CrMo或同等以上材料
螺紋公稱直徑（mm）	范圍Nm(kgfm)	目標(biāo)Nm(kgfm)
M6   M8 M10 M12 M14 M16 M18 M20 M22 M24 M27 M30 M33 M36 M39	8.8-14.7(0.9-1.5)   14.7-34(1.5-3.5) 34-74(3.5-7.5) 54-123(5.5-12.5) 84-196(8.5-20) 147-309(15.0-31.5) 201-427(20.5-43.5) 319-608(32.5-62.0) 471-829(48.0-84.5) 588-1030(60-105) 883-1470(90-150) 1130-1910(115-195) 1470-2450(150-250) 1860-3040(190-310) 2260-3630(230-370)	12(1.2)   25(2.5) 54(5.5). 89(9.0) 137(14) 230(23.5) 315(32) 460(47) 650(66.5) 810(82.5) 1180(120) 1520(155) 1960(200) 2450(250) 2940（300）

 

注：對(duì)于設(shè)計(jì)圖紙有明確力矩要求的，應(yīng)按圖紙要求執(zhí)行。      

 

 附錄：         

 

談螺栓預(yù)緊力的選用和螺栓強(qiáng)度校核

螺栓作為連接件，使用十分廣泛， 其在機(jī)車車輛、航太航空、風(fēng)電機(jī)組 上的使用環(huán)境大多是高強(qiáng)度高應(yīng)力， 而在乘用車主要部件的使用環(huán)境大多 是低應(yīng)力卨周期，但仍然存在著極大 的隱患。從安全角度來(lái)說(shuō)，螺栓所聯(lián) 接的部件都是很昂貴的。所以，螺栓失 效時(shí)，損壞的不僅僅是它們本身，而是 整個(gè)產(chǎn)品。

 

螺栓連接作為汽車裝配上的重要 應(yīng)用，據(jù)有關(guān)資料介紹，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī) 上的螺紋緊固件通常在1500?2000 顆左右，品種更是高達(dá)100個(gè)以上，規(guī) 格也是從M6?M30不等，而其中大約 100顆是與車輛的安全性能有密切聯(lián) 系的。而做為在裝配過(guò)程中最重要的 螺栓規(guī)格及預(yù)緊力的選用，存在理論 上的不足和認(rèn)識(shí)的誤區(qū)。

 

不論螺紋緊件作為連接或密封作用，還是需要裝配的子零件，都有一定的屈服極限。在裝配過(guò)程中，如果預(yù)緊力過(guò)大，使零件的變形量超過(guò)零件的屈服強(qiáng)度，零件就會(huì)損環(huán)。故裝配件要長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定有效工作，設(shè)計(jì)人員必 須對(duì)螺栓預(yù)緊力進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)。

 

1.螺栓預(yù)緊力的選用

螺栓作為重要的連接件，在總成 件安裝時(shí)必須擰緊，在連接承受工作 載荷之前，預(yù)先受到力的作用，這個(gè)預(yù) 加的力就是預(yù)緊力；預(yù)緊的目得到是為了增強(qiáng)連接的可靠性和緊密性，防止總成安裝件在工作時(shí)候，受到力的作用，各連接件之間出現(xiàn)縫隙或相對(duì)滑移，所以在總成件的設(shè)計(jì)中，必須對(duì) 預(yù)緊力的大小進(jìn)行規(guī)范設(shè)計(jì)。

 

1.1合理選用預(yù)緊力

在專業(yè)的螺栓緊固裝配中，一般都配有標(biāo)準(zhǔn)扳手，不同的直徑規(guī)格的螺栓使用 不同長(zhǎng)度的扳手。扳手長(zhǎng)度為螺栓直徑的15倍左右，在這個(gè)基礎(chǔ)上使用專業(yè)的力學(xué) 工具可以體現(xiàn)準(zhǔn)確的擰緊力矩，達(dá)到量化的預(yù)緊力，對(duì)於一些關(guān)鍵件和重要件尤為 重要。一旦使用大規(guī)格長(zhǎng)扳手?jǐn)Q緊小規(guī)格的螺栓，往往會(huì)造成拉過(guò)緊，破壞零件本 身使整個(gè)連接構(gòu)件失效。

 

在擰緊螺母時(shí)，兩個(gè)或者多個(gè)零件被壓緊，零件自身被壓縮，就像彈簧的壓縮 變形一樣，在螺母和螺栓與裝配件之間的接觸表面零件自身會(huì)產(chǎn)生很大的力，這個(gè)力會(huì)使得螺栓發(fā)生拉仲變形，經(jīng)計(jì)算該應(yīng)力是簡(jiǎn)單的軸向拉力的1.3倍，螺栓產(chǎn)生 的拉應(yīng)力超過(guò)材料的強(qiáng)度極限時(shí)，螺栓就被拉斷了。僅僅按操作者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行螺 栓的緊固，對(duì)於批量生產(chǎn)的產(chǎn)品是非常不科學(xué)的。對(duì)於長(zhǎng)扳手?jǐn)Q緊小螺栓時(shí)，更應(yīng) 該注意預(yù)緊力的大小，避免發(fā)生過(guò)度預(yù)緊的現(xiàn)象。

 

使用標(biāo)準(zhǔn)扳手時(shí)，施加力大小可參照表1。

 

表1常用規(guī)格螺栓扳手長(zhǎng)度及施加力參考值

螺栓直徑d(mml	M5	M6	M8	M12	M16	M20	M2A	M30	M36
標(biāo)準(zhǔn)扳手長(zhǎng)度Llmml	75	90	120	180	2A0	300	360	450	540
施加力F0[N)	40	48	65	100	130	170	200	250	300

 

1.2常用規(guī)格螺栓的扭矩值

表2列出部分常用規(guī)格螺栓不同性能等級(jí)所對(duì)應(yīng)的緊固扭矩值。

 

對(duì)於設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，該連接處的預(yù)緊力需要多大，才能既達(dá)到零件的工作要求，又不大於螺栓的安全應(yīng)力，這就需要計(jì)算出該處所需的應(yīng)力最小值，以此數(shù)值 來(lái)選用合適的螺栓緊固件。施加於螺栓緊固件上的預(yù)緊力，上限值取決於螺栓緊固 件的屈服強(qiáng)度，下限值取決於滿足工作需要所需提供的最小預(yù)緊力。

 

表2常用規(guī)格螺栓的緊固扭矩值

直徑規(guī)格 （mm）	應(yīng)力截面積   As(mm²)	性能等級(jí)（GB/T3098.1-2010)
		4.8	5.8	6.8	8.8	9.8	10.9	12.9
		RPf/MPa(mm²]			RP0.2/MPa(mm²)
		340	430	480	D≤16:640 D>16; 660	720	940	1100
粗牙螺紋
M8	36.6	13.9	17.2	19.6	26.2	29.5	38.5	45
M10	58	27.6	341	38.9	51.9	58.4	76.3	89.3
M12	84.3	48.1	59.4	67.9	90.6	101.9	133.1	155.7
M14	115	76.6	94.6	108.1	144.2	162.2	211.8	247.9
M16	157	119.5	147.7	168.8	225	253.2	330.5	386.8
細(xì)牙螺紋
M8*1	39.2	14.9	18.4	21	28	31.6	41.2	48.2
M10*1	64.5	30.7	37.9	43.3	57.7	65	84.8	99.3
M10*1.25	61.2	29.1	35.9	41.1	54.8	61.6	80.5	94.2
M12*1.25	92.1	52.6	61.9	74.2	99	111.4	145.4.	170.2
M12*1.5	88.1	50.3	62.1	71	94.7	106.5	139.1	162.8
M14*1.5	125	83.3	102.9	117.6	156.8	176.4	230.3	269.5
M16*1.5	167	127.1	157.1	179.5	239.4	269.3	351.6	411.4

 

2.螺栓規(guī)格的合理選用

機(jī)車車輛、機(jī)械裝備、汽車的裝配是實(shí)現(xiàn)總成件，尤其是大型總成裝配件生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，零部件之間的連接通常通過(guò)螺栓來(lái)實(shí)現(xiàn)，特別是關(guān)鍵部位的螺栓， 其連接品質(zhì)決定著總成裝配件的可靠性。由於螺栓施加預(yù)緊力的數(shù)值影響了螺紋 的連接品質(zhì)，在保證采用合適預(yù)緊力裝配的前提下，選用合適的螺栓規(guī)格，非常重 要。對(duì)於螺紋緊固件來(lái)說(shuō)，它們的性能參數(shù)都是在一定的范圍內(nèi)變化的，所以基本 是有參考值的，因此計(jì)算出該緊固連接處的螺栓規(guī)格在性能上，是否達(dá)到工作強(qiáng)度要求，是設(shè)計(jì)人員必須考慮的。

 

3.強(qiáng)度計(jì)算

3.1手冊(cè)中的螺栓連接

現(xiàn)行的汽車行業(yè)螺栓強(qiáng)度分析基本都是基於（機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)）的理論計(jì) 算，由於安全系數(shù)要求有較高的強(qiáng)度馀 量，所選螺栓強(qiáng)度會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高於所需強(qiáng) 度，進(jìn)行計(jì)算時(shí)，首先是根據(jù)連接的類 型、裝配情況、載荷狀態(tài)等條件，確定螺栓的受力，然後按相應(yīng)的強(qiáng)度條件計(jì)算螺栓危險(xiǎn)截面的直徑或校核其強(qiáng)度。

 

螺栓連接裝配時(shí)，其螺栓危險(xiǎn)截面 的拉伸強(qiáng)度條件為：

 

其中F2為螺栓總拉力，F(xiàn)0為螺栓預(yù)緊力，其中為螺栓相對(duì) 鋼度，取值為0.2?0.3。

3.2 VDI2230標(biāo)準(zhǔn)的螺栓連接的強(qiáng)度計(jì)算

VDI2230《高強(qiáng)度螺栓連接的系統(tǒng) 計(jì)算強(qiáng)度校核 》標(biāo)準(zhǔn)，在德國(guó)及其它國(guó) 家已獲得廣泛應(yīng)用，適用於高強(qiáng)度螺栓 的強(qiáng)度校核，使用該標(biāo)準(zhǔn)校核最大載荷 下的工作應(yīng)力。

 

VDI2230標(biāo)準(zhǔn)在用於校核螺栓強(qiáng) 度方面，更加注重螺栓本身的各段尺寸，并將預(yù)緊力引起的螺栓扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，以及螺紋摩擦系數(shù)精細(xì)的考慮在內(nèi)，相對(duì)於《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》粗放大的相對(duì)剛度系數(shù)，該標(biāo)準(zhǔn)有效的降低了強(qiáng)度浪費(fèi)。

 

4.結(jié)論

螺紋緊固件在機(jī)車車輛、航太航空、風(fēng)電機(jī)組和汽車上的運(yùn)用是普遍的，但是對(duì)高強(qiáng)度螺栓重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，近幾年頻繁發(fā)生由於螺栓斷裂引發(fā)的事故，可以看出螺栓雖小，但位置關(guān)鍵，各大公司，特別是國(guó)際品牌對(duì)高強(qiáng)度螺栓的選用設(shè)計(jì)也是非常嚴(yán)格的，但是也發(fā)生由於螺栓強(qiáng)度不足發(fā)生事故， 應(yīng)該引起我們對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的關(guān)注。德國(guó) VDI-2230《高強(qiáng)度螺栓連接的系統(tǒng)計(jì)算強(qiáng)度校核》標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)於《機(jī)械設(shè)計(jì) 手冊(cè)》的計(jì)算方式，更注重強(qiáng)度的有效 利用，計(jì)算中考慮了溫度、截面變化和 摩擦系數(shù)等細(xì)節(jié)方面，為螺栓的強(qiáng)度校 核提供了更加貼近事實(shí)的支援。