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概 括 下式为：紧固件夹紧力和扭矩的重要关系公式：T-扭矩，F夹紧力，d2-螺纹中经，dw-头部摩擦直径，μ-摩擦系数，-牙侧角，P-螺距。 从该公式可以看出：影响扭矩和夹紧力关系的主要分为两类：一是摩擦系数，二是螺栓的几何形状参数。 但很多人觉得这个公式看起来不是很形象，是否有图解的方式形象看出两者之间的关系？ 甚至说，在紧固件拧紧开发阶段，当确定最小的夹紧力需求时，能否图解设计所需的拧紧扭矩呢？ 
（公式1）
图解法-扭矩和夹紧力关系 下图为M10，P=1.5的夹紧力和扭矩关系图片，这张图能让我们了解很多有用的信息： 看下红色箭头的那条红线，我们惊奇的发现，当摩擦系数为0.12时，获得30KN的夹紧力，所需的扭矩约50Nm，而此时螺栓8.8级基本可以满足要求。 而当摩擦系数为0.3时，拧紧的扭矩高达120Nm，拧紧扭矩相比于50Nm，提高了1.4倍，螺栓的等级也需要用到10.9级，相比于8.8级，也提高了两个等级。 再看下蓝色箭头，当加载60Nm的扭矩时，对于摩擦系数为0.12的零件，其夹紧力约35KN，而当摩擦系数为0.3时，其夹紧力约15KN，仅为摩擦系数为0.12时的42%。所以对于扭矩法去拧紧螺栓，当摩擦系数波动较大时，其夹紧力的散差也是非常大的。 红色框为螺栓的屈服强度，从该图中也可以清晰的看出，对于高摩擦系数、高夹紧力，其螺栓的强度就需要非常高。此外，如果设计的螺栓不过屈服拧紧，选用的摩擦系数、扭矩和夹紧力的交点不能越过720Mpa、940Mpa等对应的弧线。 
根据图解设计紧固的拧紧扭矩 首先，需要已知如下信息，已经通过计算获取了螺栓连接所需的最小夹紧力Fmin，已经确定对于该连接副所需要的紧固件摩擦系数控制范围μmin和μmax，已经确定该拧紧点采用的拧紧 设备精度，即确认Tmax/Tmin的大小。 仍以M10，P=1.5为例： - 以Fmin做水平线，交与μmax的斜直线，即下图中的A点。（该点为夹紧力最小，摩擦系数最大的点，该点对应的扭矩也是最低点）
- 从A点向下做垂直线，与横坐标交与B点，获得的横坐标数值即为拧紧扭矩的最低点Tmin。
- 由于拧紧扭矩的偏差Tmax/Tmin已经确定，通过Tmin可以计算出Tmax，即图上的C点。
- 以C向上做一条垂直线，交与μmin的斜直线，即图上的D点。（该点为摩擦系数最小，拧紧扭矩最大，该点的夹紧力为最大点）
- 从D点向左做水平线，交与纵坐标，此时的夹紧力为最大点Fmax。通常该夹紧力状态需要进一步做螺纹孔强度校核和被连接件承压强度测试。
- 从图中D点来看，如果设计该螺栓不过屈服拧紧，该点在屈服强度720Mpa的弧线范围内，即螺栓等级可选择8.8级。
- 如果设计出的参数在校核时不通过，则需要通过减小摩擦的范围，提高拧紧枪的精度，提高螺栓的尺寸和强度等方法，之后再通过上述步骤确定拧紧的扭矩范围和夹紧力范围。
螺栓拧紧夹紧力扭矩关系图绘制 将轴向拉伸应力-拉力公式，剪切扭矩-切应力公式，复合应力公式代入公式1中，即可以获得如下公式：（并令复合应力=屈服应力） 
（公式2）
该式通过软件，可绘制上面的扭矩-夹紧力-摩擦系数-屈服强度图，下面为绘制的几张图，供各位参考学习： 
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发表于 2023-8-4 13:53:59
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