螺纹紧固件设计手册范本

螺纹紧固件设计手册螺纹紧固件设计概述螺纹紧固件依据头部、杆部、尾部及螺纹形式的不同，有格外多的种类；同时，螺栓/螺母的强度等级及外表处理也是多种多样的，工程师将依据需求来选择、设计紧固件。一个完整的设计，需要进展如下设计校核：1〕螺纹连接轴向预紧力设计计算螺栓规格及强度等级选择协作螺母的等级及内螺纹啮合长度确定螺栓长度确定外表处理选择头部形式及装配空间确认装配工艺试验验证螺纹连接预紧力设计计算螺栓/螺母连接是通过完成装配后，产生肯定的轴向预紧力，来保证被连接件的固定，或传递载荷或密封等功能。在设计选择螺栓必需确认需要螺栓供给的轴向预紧力的范围。

/螺母时，对于关键的联结部位，首先在确定预紧力时，应考虑以下因素：――最小预紧力满足功能要求――最大等效应力不超过螺栓的破坏应力---螺栓的应力幅不超过疲乏极限――联接体装配后的变形下面是一些常见的连接形式中，最小轴向预紧力的计算：螺栓的轴向力FKQ通过协作面产生的静摩擦力，用以传递切向载荷数量。

FQMY，q为协作面T：协作面的摩擦系数ra:摩擦半径，对于车轮螺栓为 PCD/2螺栓的轴向力FKP用于供给保证密封所需的压力F =A?Pkp iPi:密封介质的压强AD:密封面积

1通过协作面间的摩擦力传递载荷防止张开所需的轴向力 FV,在有轴向外力FA作用时，被联接件仍留有一压力FKR。FV=FPA+FKR2轴向外力在螺纹联结体上的分布图同时还要考虑工作中预紧力的变化△ F:*材料压陷或松弛，FZ*由于温度变化,在螺栓和被连接件间产生热膨胀差导致预紧力发生变化△Fvth综合考虑上述全部因素，所需的螺栓最小轴向力FminFmin=F +F +F+AFKQ KP V螺栓规格及强度等级确定螺栓在装配拧紧时，处于拉扭符合的应力状态，其屈服轴力和破坏轴力都小于单纯拉伸时螺栓的载荷。对于承受扭矩法拧紧的连接，螺栓的等效应力最大可到屈服点 90%螺栓能承受的(2)最大轴向预紧力FMZUI与螺纹副的摩擦系数卩G有关，表1为常用螺栓的保证载荷、最小拉力载荷及允许的最大装配轴力〔等粗杆螺栓〕 。(2)D2—螺纹中径D0—G——螺纹副摩擦系数1螺栓强度等级、保证载荷、最小拉力载荷及允许的最大装配轴力

〔 等 粗 杆 螺 栓 〕螺纹规格螺纹规格强度等级保证载荷〔kN〕11.621.230.4最小拉力载何〔kN〕16.129.238.1允许的最大装配轴力〔kN〕卩G=0.12M6M88.88.810.910.218.627.3G=0.209.016.524.38.822.731.420.218.110.932.540.829.726.58.833.746.429.626.310.948.160.343.438.68.837.451.633.730.210.953.567.149.544.48.835.549.031.628.210.950.863.646.441.48.848.967.443.038.310.970.087.763.256.38.853.473.748.043.010.976.495.870.563.28.851.170.545.540.610.973.191.666.859.78.866.792.059.152.610.995.5120.086.777.28.872.5100.064.858.110.9104.0130.095.285.3M8X1M10M10XM8X1M10M10X1M10X1.25M12M12X1.25M12X1.5M14M14X1.5用■蚊减小览绞交丈的叫能性启儒世饋饭”程圈這促詰繼嗨小螺程欄骨餐合筹织鑿H可證現*可快速丼黄「三强度■冊城焉握纹孔的材蚪相配舎可承燮趣鳴的T作耳境*允连更厚越傩屋*曬僅材料疋易加工*嫌聊増加“堺纹憧乳廡力集中谁小受轴腮|门小*咆專少.标滑當磧樓貝

具有牧姑的输囱却节胞力相厨尺寸F，可MAE大的擴第力堀崔升摘小，可在報小的扭电卜按隔压墜力.咼吋可性畫播松动准貝有狡药的摄荐力狐*阿曹勿力町星好建接曹鑿萍尺褂鼻度甘魅纹可里覆近幅桂头*不昌枪动max依据螺栓需要供给的最小轴向预紧力，考虑到将要承受的装配工艺和工具，对可能产生的最大轴向力F 进展max粗略估量，对于扭矩掌握拧紧，max/ max 矩转角掌握拧紧，F max/ max

F F =0.14-0.16；对于扭max/ min；对于扭可能产生的最大轴向力

F 必需小于螺栓装配时允许的最大装配轴力 F协作螺母的等级及内螺纹啮合长度螺纹连接件强度匹配设计原则是，裂， 由于内螺纹的破坏

在超拧时失效型式应是螺杆断不易觉察，且内螺纹的损坏带来的损失较大。螺栓螺钉的强度主要是由材料及热处理的工艺打算，标准的等级有 4.8、56、5.8、8.8、10.9、12.9等［1］。、但内螺纹的强度不只是与材料及热处理的工艺有关，的螺母的强度等级有4、5.、6、8、10、12等［2］ ［3］。、对于螺母的选择，需要螺母的保证载荷大于螺栓，按

同时还与螺纹连接长度有关。标准2表来选择。注：性能等级高的螺母可替换性能等级低的螺母。2螺栓/螺母等级匹配注：性能等级高的螺母可替换性能等级低的螺母。螺纹规格螺栓性能等级螺母性能等级>M163.64.64.84<M163.64.64.85<M395.65.8<M396.86<M398.88<M169.89<M3910.910<M3912.912对于在零件上带螺纹孔的设计，需要合理的设计螺纹的啮合长度，以保证装配螺栓时,内螺纹有足够的强度来匹配。下表是各种内螺纹材料所需的最小啮合长度。材料调质钢、抗磨硬化钢低合金钢、碳素钢可锻铸铁调质钢、抗磨硬化钢低合金钢、碳素钢可锻铸铁800N/m2 250HBV400N/m2 120HBV550N/mm180HBV1.0d1.3d0.9d球化铸铁500N/m2 170HBV1.0d球化铸铁400N/mm(140HBVV1.3d灰铁250N/m2 180HBV1.3d

3各种内螺纹材料所需的最小啮合长度内螺纹〔粗牙〕最小抗拉强度〔硬度HBW1000N/m2315HB)

最小啮合长度〔螺栓等级不10.9〕0.8d铝镁铸造合金注：对于细牙螺纹，啮合长度需增加

80HBW60HBW20%。

2.0d(8.8级)2.5d(10.9级)2.7d〔8.8级〕螺栓长度1〕螺栓有效长度不能太短：至少保证完整螺纹伸出螺母件带有内螺纹的，螺栓的长度要保证上一章节中的啮合长度。2〕L不能太长：螺栓不与其他零件产生干预。

2-3牙〔倒角不算完整螺纹〕；对于被连接外表处理依据螺栓/螺母所处的环境、位置及功能要求，选择外表处理类别及颜色等。常用类别电镀锌电镀锌镍锌铝涂覆标准代号银黄色96H电镀锌电镀锌镍锌铝涂覆标准代号银黄色96H白锈/黑色银色黑色银色黑色银色黑色耐腐蚀性膜厚〔m摩擦系数120H白锈/720H红锈8-15480H红锈720H红锈240H红锈8-15>8>10假设需要，0.12-0.180.12-0.18□适用1.w8.8级的螺栓，w10级的螺母1.W8.8级的螺栓，w10级的特别适用高强度螺栓/螺母180C螺母温度载荷增加150C适用与铝材料连接不适用不适用持续温度高于100C不适用与镁材料连接1.2.不适用有导电性要求的零件M6以下的螺栓/螺母及内槽螺钉设计规章依据紧固件的使用部位及功能要求，按下面的要求进展设计。对于》10.9级高强度螺栓，除非外观有特别要求，外表处理承受锌铝涂覆;对于可视件，除非高强度螺栓，外表处理承受电镀锌或电镀锌镍。5各部位紧固件耐腐蚀性要求

盐雾试验时间〔小时〕，红锈车辆部位

一般件 可视件底盘 全部位置如有飞溅或咼温区

480发动机仓〔》发动机仓〔》100C〕其他位置240480车身外部全部位置240720乘客仓全部位置240480

720720对于可视件，其外观颜色需考虑与四周颜色的匹配。 与铝制件或浅色件匹配的零件承受银色，与黑色塑料或油漆件匹配的承受黑色，如有多种色调，紧固件承受黑色。对于接地螺钉，为了保证良好的导电性，只能用透亮的钝化剂。头部形式及装配空间螺栓/螺母通常头部选用六角法兰面或六角头，依据装配时产生的最大轴向力计算支撑面承受的最大压应力，不能超出支撑面的抗压极限。同时需要考虑装配空间是否足够。表 6是一般的需求。六角头对边宽度HexOpening套筒外径Socket六角头对边宽度HexOpening套筒外径SocketOD所需空间的直径SpaceRequired(Diameter)819.1261019.1301320.6331219.1321522.2371422.2361825.4401725.4392131.7481928.6462434.951545mmExample30ihmRequiredSpaceExample30ihmRequiredSpace19.1mmSocketOD10mmHex装配工艺参数确实定装配工艺确定的关键两点：装配产生的最小轴向预紧力满足功能要求、最大不能超出螺栓允许的载荷。螺纹紧固件的装配方法有为扭矩法、扭矩转角法及扭矩率掌握法。扭矩转角法及扭矩率掌握法可以更好的掌握螺栓的装配轴向力，更高的利用螺栓的强度，但对设备的要求也较高。多用在发动机或底盘的关键连接部位。扭矩法掌握是最为常用的装配工艺，公式〔FV的关系。

3〕是典型的连接中装配扭矩M与装配预紧<一<一clKa >I046P046P+旳**｛帖込+如严彳(3)MG/MK――螺纹副/头下摩擦面安排的力矩，G/K——螺纹副/头下摩擦面摩擦系数

M=M+MA G K卩ges 螺栓综合摩擦系数，卩A G KP/d2――螺纹螺距/中径

ges=〔G+K〕/2F表是依据理论公式计算得到的六角螺栓在不同的摩擦系数下的允许使用的最大预紧力和最大装配扭矩。7ISO米制粗牙六角螺栓〔等粗杆〕AbmAbmSUCHFML-Klas»StiwigthGrad；赳IOS胡eitHg总计商“內|<柿啊占此卯flemblypihelFiiTflhinWNMrAFirielidFehmowmEighteni啊forque叫ihNm1GT事寓=科$=QJQ&211,1113;0107MG(Jfl18.419.52fl,733.031.0MioQ.WT.4iQje11710.J15J917J010.12B032®30344A012缶=0.11 Q.1«go.oe1殳0.1C5^7.tQ.13!4B.610,0DMfl.810J12.9呀10^143币7jO110.3112.0紳1I4..51TJJ18.126月3112B.04224-^4419Mi210912.9B.B伽12.9£.310.912.98J8324PSJ643,4E3.9 503452 441 KJ 648 63277.6 75.■& 74^62.0 flo.e 5flh1dl.O 躺*100.5 104,1 10\Sfi,a10.01179;fl14116.517.025A30.227.941.048040759870.055,962.190.06.49XHh09.013,21悶沖28.4Mfi仲30^366^33S310J12J14.615.5即a».e34.73S-2X2.435^52厨7Z057,5 S2jb49.37S.544C67-6771t313^1052723L@365362-6392108100146171*019-216.421.C31«37243S3737310812ft11717£201io11J>24A畑h71&3M1231441331$6g.t<G5s.siu113lets19.327,3J0”,i4“5479S3昭1371601482181(Jh412212^1ft.O2M29.8艸aa0710110214&1T512.$9H.923B37&11.914.014.150724.234,350.358.9bfl100116117172201187274Ml1..：_15.515,0229孤日ae.o56.B7B11012S1301912232073Q43M8ISO米制细牙六角螺栓〔等粗杆〕Abm.Abm.Siz«UBFest-KlacfiASlnngibGrid*a.Bw.s12JMontagevorspannkrafte^Assemblyprelo^£i土町kNfur=AnaehdrehmomenteiTight&nitorqueinNm仙心-.叱-U9XIM10M1U1Di125M12zljflM12X1.5MUx1.5伽12.De.BWJ12,0£.a10.912&10^12.Be.sw.o12.9SB10.&06.B1M12.00ro®21.231,136,4叩w4773&,2S1704aaj4fl,65C.8&0JI7a,680C247.670.0B1.9€7,80,102073043562?239.9^.7MJB5065»23?4-7耳S5649.172.t41820229734J0.14w28,9i».g25,gMU44.432.94阳56.53O,S4-:sag46.0685SO1Sfi4g?.s114.1U9613L6154,030.046JS33.7W.557.031fi46.454048,0心a■15.5@697B264,a9S21114H87fi1287150.-690,^144.365.176,263,2S2,gioe.705,526血14Ca®0,16W2BJ3?r925左37.D43fe332,0町卫&5.0卿月44rD51r4哪7B.3:?163J74J61.50.2018.131P00莎17,0甜同29.122,3臺姑3M28441J48忑26536.945.54G.+S3WJ0382曲M4M16X1.51I1MfiM1345157,11U6.8832122.3143JF姑号40830244451,92B241.443543063.2730406597&98561 54,69S.3 ft),2998 换786 74,016&.5 10B.7135J 127.2■0,061«,32S4如2B.041.14“3057673B5S6566和1HC495111他1531791592X3273OJ022.S33,939.233.2&7,04649804465767911b13678112■1311£42131J92763250,122«.133,344.9sei55.96M5378Q151756790133165er12®ISO14220©244.218320374D/14292428S0.1b2.6733608810357B3腑101149m97H3167159234274244369-1200p163204705504SS洌月9Q«筒97113S?92107111*64I0T1ST1&317S3573012694*30.3337,054,363.654.479,U03.47B11213172106124-129100222123101212r299349314461530OJ2441.2I&0.570,3607tfiJ.i104^8&1251i7SCIIS138145212网137202230227S3399U351&15603必需强调的是，对于关键的连接部位，装配力矩必需通过设计计算及装配工艺模拟试验，确认装配工艺满足设计轴向力要求。对于一般的螺栓螺母连接，初始释放动态扭矩值时可以承受以下表格推举的扭矩， 经台架试验或路试，验证无问题时，可作为正式动态扭矩释放。螺纹规格M4M5M6螺纹规格M4M5M6M84.8级1.5-23-45-710-15推存装配扭矩〔Nm2.5-35-77-1019-2510.9级/6-98-1226-34M1022-2840-5050-65M1238-4575-9090-110M14/110-135140-170M16/160-200230-270对于自攻螺钉的装配力矩，最大装配扭矩不能超过其规定破坏力矩的自攻螺钉规格最小破坏力矩Nn〕ST5.5自攻螺钉规格最小破坏力矩Nn〕ST5.51