螺紋緊固扭矩計算相關知識匯總

-01- 螺栓連接的物理基礎

螺栓連接的理論依據是古典摩擦定律(classical friction law)-阿蒙頓-庫倫定律，綜述如下：

摩擦力與法向載荷成正比：

摩擦因數與接觸面積無關;

摩擦因數與滑動速度無關;

靜摩擦因數大于動摩擦因數.

根據定律定義兩個概念：

全反力：接觸面給物體的摩擦力f與支持力的合力稱全反力R,亦稱接觸反力

摩擦角：全反力與支持力的夾角稱摩擦角，一般用表示。

-02- 螺栓連接尺寸結構  

大徑d(D)：它是與外螺紋牙頂或內螺紋牙底相重合的假想圓柱的直徑，一般定為螺紋的公稱直徑。

小徑 ：它是與外螺紋牙底或內螺紋牙頂相重合的假想圓柱的直徑。是螺紋危險剖面的計算直徑。

中徑：螺紋的牙厚與牙間相等處的假想圓柱直徑。

螺距P：相鄰兩牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。

· 

 螺紋線數n：沿一條螺旋線形成的螺紋稱為單線螺紋，n＝1。沿兩條或兩條以上，在周向等角度分布， 在軸向等間距分布的螺旋線形成的螺紋稱為多線螺紋。

導程s：同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑上對應兩點間的軸向距離。—般取為外旋線數為n，則s＝nP。

螺旋升角φ：在中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面間的夾角，其展開形狀右圖所示。

 牙型角a：軸向剖面內，螺紋牙型兩側邊的夾角。

牙型斜角β：軸向剖面內，螺紋牙型的側邊與螺紋軸線的垂線間的夾角

-03-  螺栓副受力分析'

（1）矩形螺紋（牙型角α=0）

螺紋副中，螺母所受到的軸向載荷Q是沿螺紋各圈分布的，為便于分析，用集中載荷Q代替，并設Q作用于中徑圓周的一點上。

這樣，當螺母相對于螺桿等速旋轉時，可看作為一滑塊(螺母)沿著以螺紋中徑展開，斜度為螺紋升角的斜面上等速滑動。

勻速擰緊螺母時，相當于以水平力推力F推動滑塊沿斜面等速向上滑動。設法向反力為N，則摩擦力為為摩擦系數，ρ為摩擦角，

由于滑塊沿斜面上升時，摩擦力向下，故總反力R與Q的的夾角為

由力的平衡條件可知，R、F和Q三力組成力封閉三角形，由下圖可得：

使滑塊等速運動所需要的水平力：  

（2）非矩形螺紋

螺紋的牙型角α≠0時的螺紋為非矩形螺紋。非矩形螺紋的螺桿和螺母相對轉動時，可看成楔形滑塊沿楔形斜面移動；

平面時法向反力N=Q; 平面時摩擦力

楔形面時法向反力楔形面摩擦力

稱當量摩擦系數。

楔形面和矩形螺紋的摩擦力相比，與當量摩擦系數對應的摩擦角稱為當量摩擦角，用表示。

擰緊螺母時所需的水平推力及轉矩：由于矩形螺紋與非矩形螺紋的運動關系相同，將代替ρ后可得：

使滑塊等速運動所需要的水平力：

從上述的推論中可以看出，力矩的獲得是建立在滑塊等速運動的基礎上，實際應用中，擰緊工具的轉速變化會影響扭矩值的確定。

-04-  螺栓頭部摩擦力矩

栓或螺母頭部的摩擦接觸面為圓環面，滑動摩擦所產生的摩擦力矩可使用積分方法確定。

-05-扭矩法力矩計算公式

扭矩的產生主要是由于擰緊過程中，螺栓或螺母的頭部與被連接件或自身的墊片產生摩擦力矩同時內、外螺紋間也產生摩擦力矩