组合应力未超过输入屈服强度可进入连接刚度与防松复核
CALCULATOR 10 / 84
螺栓预紧力与拧紧扭矩计算
将螺纹副和螺栓头 / 螺母支承面的摩擦扭矩分开计算；可由目标预紧力求拧紧扭矩，也可按拧紧阶段组合应力反算推荐预紧力。
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本地即时计算 · 参数不上传计算工作台
螺纹与材料
摩擦与支承面
支承面等效摩擦直径首版取外径与孔径的算术平均；若厂商提供有效摩擦直径，应优先采用实测或专用数据复核。
计算结果
螺纹副 MG 11.8 N·m50.5%
支承面 MK 11.55 N·m49.5%
- 螺纹中径 d2
- 7.188 mm
- 螺纹小径 d3
- 6.466 mm
- 拉应力面积 As
- 36.61 mm²
- 有效支承摩擦直径 dKm
- 11 mm
- 螺旋升角 φ
- 3.168°
- 等效螺纹摩擦角 ρ′
- 9.183°
- 轴向拉应力 σz
- 409.7 MPa
- 拧紧扭转剪应力 τ
- 222.4 MPa
- von Mises 等效应力
- 562.3 MPa
- 有效升力扭矩
- 2.98 N·m
- 理论拧紧效率
- 12.8%
本结果用于方案预核算。实际扭矩—预紧力关系对润滑、涂层、重复使用和拧紧工具散差高度敏感，应通过目标连接试验确认。
核心关系
螺纹副扭矩：MG = FV · d2 / 2 · tan(φ + ρ′)
支承面扭矩：MK = FV · μK · dKm / 2
总拧紧扭矩：MA = MG + MK
组合应力：σv = √(σz² + 3τ²)
参考与模型边界
拧紧扭矩由螺纹副扭矩和支承面摩擦扭矩组成；螺距、中径、牙型、螺纹摩擦和支承面有效直径必须与实际连接一致。
首版未建立被连接件刚度、外载荷分配、沉降损失、疲劳、防松和温差模型，不能替代VDI 2230完整连接校核。
理论知识
螺栓预紧力与拧紧扭矩：从公式结果回到工程判断
将螺纹摩擦和支承面摩擦分开计算，把目标预紧力换算为装配扭矩，并校核拧紧过程的拉扭组合应力。 下方内容用于帮助工程师回顾模型、准备参数、理解趋势并识别首版计算不能覆盖的边界。
01 · 模型与口径
先确认公式在计算链中的位置
将螺纹摩擦和支承面摩擦分开计算，把目标预紧力换算为装配扭矩，并校核拧紧过程的拉扭组合应力。
| 序号 | 关系式或判定 | 使用位置 |
|---|---|---|
| 01 | 螺纹扭矩：MG = FV·d2/2·tan(φ+ρ′) | 建立主结果 |
| 02 | 支承面扭矩：MK = FV·μK·dKm/2 | 中间量与修正 |
| 03 | 总扭矩：MA = MG+MK | 中间量与修正 |
| 04 | 组合应力：σv = √(σz²+3τ²) | 输出或边界校核 |
02 · 参数准备
把输入值整理成可追溯的工程数据
零件、介质或设备参数应来自与候选规格一致的样本、标准或实测工况。参数越多，越需要保留单位、版本、温度和数据来源。
| 参数组 | 需要确认的内容 | 工程使用提醒 |
|---|---|---|
| 截面参数 | 面积 A、惯性矩 I、截面模量 W、回转半径 i | 方向必须与实际受力轴一致，型材优先用厂家数据 |
| 材料参数 | E、G、屈服强度、抗拉强度、疲劳数据 | 牌号、热处理、焊接和温度会改变可用参数 |
| 载荷组合 | 静载、惯性、冲击、偏心、预紧和循环载荷 | 同时检查强度、刚度、稳定和疲劳，而非只看一个结果 |
| 边界与连接 | 支撑、固定、接触、焊缝、螺栓和装配间隙 | 边界刚度对反力和变形可能具有决定性影响 |
03 · 特征关系
读取趋势比记住单个结果更重要
计算结果描述理想模型中的主关系。实际部件还存在制造公差、装配偏差、摩擦、刚度、冲击和环境修正，应把结果作为候选规格的起点而不是最终型号。
04 · 计算顺序
按中间量逐步复核，避免只看最终数字
- 步骤 1：螺纹扭矩：MG = FV·d2/2·tan(φ+ρ′)
- 步骤 2：支承面扭矩：MK = FV·μK·dKm/2
- 步骤 3：总扭矩：MA = MG+MK
- 步骤 4：组合应力：σv = √(σz²+3τ²)
05 · 适用边界
模型通过不等于工程风险已经关闭
- 采用稳定摩擦系数和均匀支承环的装配模型。
- 首版不处理连接件刚度比、嵌入损失、松弛和服役疲劳。
假设不成立时，应更换模型、分段计算、引入厂家曲线或使用仿真与试验复核。
06 · 执行检查
把计算结果转换成下一步选型动作
- 摩擦数据应对应涂层、润滑剂和材料组合。
- 垫圈会改变有效支承直径和摩擦扭矩。
- 关键连接不能只依赖单一扭矩控制。
- 完成装配预选后继续校核防滑与疲劳。