01　螺栓預緊力（擰緊扭矩）計算

螺栓是機械上常用的緊固件之一，而螺栓的預緊力與使用性能有這密切的關系，螺栓預緊力關系到被連接件的緊密型和可靠性，過大或者過小的預緊力都會對連接質量產生影響。如螺栓預緊力過大，會出現超擰現象；螺栓預緊力過小，則保證不了連接強度與質量。

不過，螺栓預緊力本著物盡其用的原則進行計算，在材料性能允許范圍呢，擰的越緊越不容易松動。

螺栓預緊力的計算主要考慮螺栓材料的屈服強度、被緊固件的螺紋牙型的強度（剪應力、彎應力）。

首先按照螺栓應力（屈服強度）來計算預緊力及扭矩，同時考慮到材料的許用應力要求，一般規定擰緊后螺紋連接件的預緊力不得大于其材料屈服強度的80%，對于一般連接用的鋼制螺栓，推薦的預緊力如下：

碳素鋼螺釘預緊力 Fo=(0.6~0.7)×σ×As

合金鋼螺釘預緊力 Fo=(0.5~0.6)×σ×As

式中σ是指螺釘材料的屈服強度，As是指螺釘應力截面積。

螺栓擰緊時，力矩T用于克服螺紋副的螺紋阻力矩T1及螺母與被聯接件（或墊圈）支承面間的端面摩擦力矩T2，即T=T1+T2，根據摩擦力計算公式f=μN，并簡化模型計算，可采用右側經驗公式來計算扭矩，即T=K×Fo×d，其中K是擰緊力系數、d是螺紋公稱直徑、Fo是預緊力。

擰緊力系數K與螺紋中徑、螺紋升角、螺紋當量摩擦系數、螺母與被聯接件支承面間的摩擦系數有關。而這些參數的取值都比較復雜，要準確地計算出K值，就要通過針對性的試驗，同時測得預緊力和緊固扭矩才能間接獲得擰緊力矩系數K值。一般情況下的K值

預緊力的大小，除了受限于螺釘材料的強度外，還受限于被聯接件的材料強度。當內外螺紋的材料相同時，只校核外螺紋強度即可。對于旋合長度較短、非標準螺紋零件構成的聯接、內外螺紋材料的強度相差較大的受軸向載荷的螺紋聯接，還應校核螺紋牙的強度。如某型產品彈性元件的固定，因螺釘連接的基材是鋁合金，其強度遠低于優質碳素結構鋼的強度，就應校核鋁合金上螺紋牙型的強度，主要是螺紋材料的剪應力及彎應力。

下面以12.9級M10的內六角圓柱頭螺釘為例，分布計算，看看此螺釘的擰緊扭矩是多少。

12.9級M10的內六角圓柱頭螺釘，屈服強度σ為1080MPa，螺釘應力截面積As為58mm2，帶入下式：

12.9級M10的內六角圓柱頭螺釘預緊力 Fo=(0.5~0.6)×σ×As=(0.5~0.6)×1080×58=31320N（取小值0.5）

12.9級M10的內六角圓柱頭螺釘擰緊力矩 T=K×Fo×d=0.22×31320×10/1000=69Nm