国家标准GB3098.13(点击下载)中规定了8.8级 9.8级 10.9级 12.9级螺丝的部分规格的最小破坏扭矩(出于方便理解下称扭力吧),其核心内容有两点:

  • 扭力的计算方法:

重点:扭力=抗拉强度*强度比*截面抗扭模数

其中,抗拉强度σb在GB3098.1(点此下载GB/T3098.1-2010.PDF文档)有规定,强度比X在GB3098.13中有规定,抗扭截面模数WP是一个材料力学概念,公式是固定的即3.14/16*d3。有了这个计算方法,基本可以获取所有级别螺丝的扭力参数。

  • GB3098.13提供常用规格的扭力参考数据:

以上两点本身没毛病,但是在查阅使用过程中着实让人很D疼,1是公式太魅涩,看起来瘆的慌;2是表格没卵用,样本太少。

出于日常查阅方便,现将所有螺丝的扭力的计算值列表如下,其中公制螺丝部分按GB3098.13计算,美制螺丝部分按ASTM F606/606M(并结合GB3098.13)计算。为方便直观体会,美制螺丝扭力也采用牛米NM为单位。

值得说明的有两点:

1,标准中对于被测试物有一些前置要求,比如不适用于M10以上、不适用于紧定等等,这些就不管它了,本表提供的是理论计算值。

2,下表中最右侧列的建议安装力,这并非国家标准或行业标准。由于相关标准计算过于复杂(如VDI2230.pdf)或参考性不强(如JB/T6040.pdf),故该值建议为“60%的扭矩值即锁紧力”,虽然简单粗暴,但个人认为实用且安全。

公制部分。4.8级、8.8级、9.8级、10.9级、12.9级螺丝的扭力
  • 4.8级螺丝扭力标准:

感谢评论区 @狗蛋的建议,以下4.8级强度比系数取值按X=0.916:

螺纹
规格
外径
(mm)
牙距
(mm)
牙底径
(mm)
4.8抗拉强度
(Mpa)
强度比(鼠标停见说明) 扭转强度
(Mpa)
抗扭截面模数 理论扭力
(NM)
扭力国标值
(NM)
相差
(NM)
建议安装力
(NM)
D P d σb min X τB WP MB S
M1*0.25 0.93 0.25 0.6594 420 0.916 384.72 0.06 0.022 未规定   0.013
M1.2*0.25 1.13 0.25 0.8594 420 0.916 384.72 0.12 0.048   0.029
M1.4*0.3 1.33 0.3 1.0052 420 0.916 384.72 0.20 0.077   0.046
M1.6*0.35 1.5 0.35 1.1211 420 0.916 384.72 0.28 0.106   0.064
M2*0.4 1.89 0.4 1.4570 420 0.916 384.72 0.61 0.234   0.14
M2.5*0.45 2.38 0.45 1.8929 420 0.916 384.72 1.33 0.51   0.31
M3*0.5 2.87 0.5 2.3287 420 0.916 384.72 2.48 0.95   0.57
M3.5*0.6 3.35 0.6 2.7005 420 0.916 384.72 3.86 1.49   0.89
M4*0.7 3.84 0.7 3.0822 420 0.916 384.72 5.75 2.21   1.33
M5*0.8 4.83 0.8 3.9640 420 0.916 384.72 12.22 4.70   2.82
M6*1.0 5.79 1 4.7075 420 0.916 384.72 20.47 7.88   4.73
M8*1.25 7.76 1.25 6.4069 420 0.916 384.72 51.61 19.86   11.91
M10*1.5 9.73 1.5 8.1062 420 0.916 384.72 104.54 40.22   24.13
M12*1.75 11.7 1.75 9.8056 420 0.916 384.72 185.03 71.18   42.71
M14*1.75 13.68 1.75 11.7856 420 0.916 384.72 321.27 123.60   74.16
M16*2 15.68 2 13.5150 420 0.916 384.72 484.46 186.38   111.83
M18*2 17.62 2 15.4550 420 0.916 384.72 724.46 278.71   167.23
M20*2.5 19.62 2.5 16.9137 420 0.916 384.72 949.57 365.32   219.19
M22*2.5 21.62 2.5 18.9137 420 0.916 384.72 1327.82 510.84   306.50
M24*3 23.58 3 20.3324 420 0.916 384.72 1649.60 634.63   380.78
M27*3 26.58 3 23.3324 420 0.916 384.72 2492.82 959.04   575.42
M30*3.5 29.52 3.5 25.7312 420 0.916 384.72 3343.40 1286.27   771.76
M33*3.5 32.52 3.5 28.7312 420 0.916 384.72 4654.47 1790.67   1074.40
M36*4 35.47 4 31.1399 420 0.916 384.72 5926.01 2279.85   1367.91
M39*4 38.47 4 34.1399 420 0.916 384.72 7809.03 3004.29   1802.57
  • 8.8级螺丝扭力标准:
螺纹
规格
外径
(mm)
牙距
(mm)
牙底径
(mm)
8.8抗拉强度
(Mpa)
强度比 扭转强度
(Mpa)
抗扭截面模数 理论扭力
(NM)
扭力国标值
(NM)
相差
(NM)
建议安装力
(NM)
D P d σb min X τB WP MB S
M1*0.25 0.93 0.25 0.6594 800 0.84 672 0.06 0.038 0.033 0.005 0.023
M1.2*0.25 1.13 0.25 0.8594 800 0.84 672 0.12 0.084 0.075 0.009 0.050
M1.4*0.3 1.34 0.3 1.0152 800 0.84 672 0.21 0.138 0.12 0.018 0.083
M1.6*0.35 1.5 0.35 1.1211 800 0.84 672 0.28 0.186 0.16 0.026 0.112
M2*0.4 1.89 0.4 1.4570 800 0.84 672 0.61 0.41 0.37 0.038 0.24
M2.5*0.45 2.38 0.45 1.8929 800 0.84 672 1.33 0.89 0.82 0.074 0.54
M3*0.5 2.88 0.5 2.3387 800 0.84 672 2.51 1.69 1.5 0.19 1.01
M3.5*0.6 3.36 0.6 2.7105 800 0.84 672 3.91 2.63 2.4 0.23 1.58
M4*0.7 3.83 0.7 3.0722 800 0.84 672 5.69 3.82 3.6 0.22 2.29
M5*0.8 4.78 0.8 3.9140 800 0.84 672 11.77 7.91 7.6 0.31 4.74
M6*1.0 5.78 1 4.6975 800 0.84 672 20.34 13.67 13 0.67 8.20
M8*1.25 7.78 1.25 6.4269 800 0.84 672 52.10 35.01 33 2.01 21.01
M10*1.5 9.77 1.5 8.1462 800 0.84 672 106.09 71.29 66 5.29 42.78
M12*1.75 11.76 1.75 9.8656 800 0.84 672 188.44 126.63 没规定   75.98
M14*1.75 13.74 1.75 11.8456 800 0.84 672 326.20 219.20   131.52
M16*2 15.74 2 13.5750 800 0.84 672 490.94 329.91   197.95
M18*2 17.71 2 15.5450 830 0.84 697.2 737.19 513.97   308.38
M20*2.5 19.71 2.5 17.0037 830 0.84 697.2 964.81 672.66   403.60
M22*2.5 21.62 2.5 18.9137 830 0.84 697.2 1327.82 925.76   555.45
M24*3 23.58 3 20.3324 830 0.84 697.2 1649.60 1150.10   690.06
M27*3 26.58 3 23.3324 830 0.84 697.2 2492.82 1737.99   1042.79
M30*3.5 29.52 3.5 25.7312 830 0.84 697.2 3343.40 2331.02   1398.61
M33*3.5 32.52 3.5 28.7312 830 0.84 697.2 4654.47 3245.10   1947.06
M36*4 35.47 4 31.1399 830 0.84 697.2 5926.01 4131.61   2478.97
M39*4 38.47 4 34.1399 830 0.84 697.2 7809.03 5444.46   3266.67
  • 9.8级螺丝扭力标准:
螺纹
规格
外径
(mm)
牙距
(mm)
牙底径
(mm)
9.8抗拉强度
(Mpa)
强度比 扭转强度
(Mpa)
抗扭截面模数 理论扭力
(NM)
扭力国标值
(NM)
相差
(NM)
建议安装力
(NM)
D P d σb min X τB WP MB S
M1*0.25 0.93 0.25 0.6594 900 0.815 733.5 0.06 0.041 0.036 0.005 0.025
M1.2*0.25 1.13 0.25 0.8594 900 0.815 733.5 0.12 0.091 0.082 0.009 0.055
M1.4*0.3 1.34 0.3 1.0152 900 0.815 733.5 0.21 0.151 0.13 0.021 0.090
M1.6*0.35 1.5 0.35 1.1211 900 0.815 733.5 0.28 0.203 0.18 0.023 0.122
M2*0.4 1.89 0.4 1.4570 900 0.815 733.5 0.61 0.45 0.40 0.045 0.267
M2.5*0.45 2.38 0.45 1.8929 900 0.815 733.5 1.33 0.98 0.9 0.08 0.59
M3*0.5 2.88 0.5 2.3387 900 0.815 733.5 2.51 1.84 1.7 0.14 1.10
M3.5*0.6 3.36 0.6 2.7105 900 0.815 733.5 3.91 2.87 2.7 0.17 1.72
M4*0.7 3.83 0.7 3.0722 900 0.815 733.5 5.69 4.17 3.9 0.27 2.50
M5*0.8 4.78 0.8 3.9140 900 0.815 733.5 11.77 8.63 8.3 0.33 5.18
M6*1.0 5.78 1 4.6975 900 0.815 733.5 20.34 14.92 14 0.92 8.95
M8*1.25 7.78 1.25 6.4269 900 0.815 733.5 52.10 38.21 36 2.21 22.93
M10*1.5 9.77 1.5 8.1462 900 0.815 733.5 106.09 77.82 72 5.82 46.69
M12*1.75 11.76 1.75 9.8656 900 0.815 733.5 188.44 138.22 没规定   82.93
M14*1.75 13.74 1.75 11.8456 900 0.815 733.5 326.20 239.27   143.56
M16*2 15.74 2 13.5750 900 0.815 733.5 490.94 360.10   216.06
M18*2 17.71 2 15.5450 900 0.815 733.5 737.19 540.73   324.44
M20*2.5 19.71 2.5 17.0037 900 0.815 733.5 964.81 707.69   424.61
M22*2.5 21.62 2.5 18.9137 900 0.815 733.5 1327.82 973.96   584.37
M24*3 23.58 3 20.3324 900 0.815 733.5 1649.60 1209.98   725.99
M27*3 26.58 3 23.3324 900 0.815 733.5 2492.82 1828.48   1097.09
M30*3.5 29.52 3.5 25.7312 900 0.815 733.5 3343.40 2452.39   1471.43
M33*3.5 32.52 3.5 28.7312 900 0.815 733.5 4654.47 3414.05   2048.43
M36*4 35.47 4 31.1399 900 0.815 733.5 5926.01 4346.73   2608.04
M39*4 38.47 4 34.1399 900 0.815 733.5 7809.03 5727.92   3436.75
  • 10.9级螺丝扭力标准:
螺纹
规格
外径
(mm)
牙距
(mm)
牙底径
(mm)
10.9抗拉强度
(Mpa)
强度比 扭转强度
(Mpa)
抗扭截面模数 理论扭力
(NM)
扭力国标值
(NM)
相差
(NM)
建议安装力
(NM)
D P d σb min X τB WP MB S
M1*0.25 0.93 0.25 0.6594 1040 0.79 821.6 0.06 0.046 0.040 0.006 0.028
M1.2*0.25 1.13 0.25 0.8594 1040 0.79 821.6 0.12 0.102 0.092 0.010 0.061
M1.4*0.3 1.34 0.3 1.0152 1040 0.79 821.6 0.21 0.169 0.14 0.029 0.101
M1.6*0.35 1.5 0.35 1.1211 1040 0.79 821.6 0.28 0.227 0.20 0.027 0.136
M2*0.4 1.89 0.4 1.4570 1040 0.79 821.6 0.61 0.50 0.45 0.049 0.299
M2.5*0.45 2.38 0.45 1.8929 1040 0.79 821.6 1.33 1.09 1 0.09 0.66
M3*0.5 2.88 0.5 2.3387 1040 0.79 821.6 2.51 2.06 1.9 0.16 1.24
M3.5*0.6 3.36 0.6 2.7105 1040 0.79 821.6 3.91 3.21 3 0.21 1.93
M4*0.7 3.83 0.7 3.0722 1040 0.79 821.6 5.69 4.68 4.4 0.28 2.81
M5*0.8 4.78 0.8 3.9140 1040 0.79 821.6 11.77 9.67 9.3 0.37 5.80
M6*1.0 5.78 1 4.6975 1040 0.79 821.6 20.34 16.71 16 0.71 10.03
M8*1.25 7.78 1.25 6.4269 1040 0.79 821.6 52.10 42.80 40 2.80 25.68
M10*1.5 9.77 1.5 8.1462 1040 0.79 821.6 106.09 87.16 81 6.16 52.30
M12*1.75 11.76 1.75 9.8656 1040 0.79 821.6 188.44 154.82 没规定   92.89
M14*1.75 13.74 1.75 11.8456 1040 0.79 821.6 326.20 268.00   160.80
M16*2 15.74 2 13.5750 1040 0.79 821.6 490.94 403.35   242.01
M18*2 17.71 2 15.5450 1040 0.79 821.6 737.19 605.67   363.40
M20*2.5 19.71 2.5 17.0037 1040 0.79 821.6 964.81 792.68   475.61
M22*2.5 21.62 2.5 18.9137 1040 0.79 821.6 1327.82 1090.94   654.56
M24*3 23.58 3 20.3324 1040 0.79 821.6 1649.60 1355.31   813.19
M27*3 26.58 3 23.3324 1040 0.79 821.6 2492.82 2048.10   1228.86
M30*3.5 29.52 3.5 25.7312 1040 0.79 821.6 3343.40 2746.94   1648.16
M33*3.5 32.52 3.5 28.7312 1040 0.79 821.6 4654.47 3824.11   2294.47
M36*4 35.47 4 31.1399 1040 0.79 821.6 5926.01 4868.81   2921.28
M39*4 38.47 4 34.1399 1040 0.79 821.6 7809.03 6415.90   3849.54
  • 12.9级螺丝扭力标准:
螺纹
规格
外径
(mm)
牙距
(mm)
牙底径
(mm)
12.9抗拉强度
(Mpa)
强度比 扭转强度
(Mpa)
抗扭截面模数 理论扭力
(NM)
扭力国标值
(NM)
相差
(NM)
建议安装力
(NM)
D P d σb min X τB WP MB S
M1*0.25 0.93 0.25 0.6594 1220 0.75 915 0.06 0.05 0.045 0.006 0.031
M1.2*0.25 1.13 0.25 0.8594 1220 0.75 915 0.12 0.11 0.10 0.014 0.068
M1.4*0.3 1.34 0.3 1.0152 1220 0.75 915 0.21 0.19 0.16 0.028 0.113
M1.6*0.35 1.5 0.35 1.1211 1220 0.75 915 0.28 0.25 0.22 0.033 0.152
M2*0.4 1.89 0.4 1.4570 1220 0.75 915 0.61 0.56 0.50 0.055 0.333
M2.5*0.45 2.38 0.45 1.8929 1220 0.75 915 1.33 1.22 1.1 0.12 0.73
M3*0.5 2.88 0.5 2.3387 1220 0.75 915 2.51 2.30 2.1 0.20 1.38
M3.5*0.6 3.36 0.6 2.7105 1220 0.75 915 3.91 3.58 3.3 0.28 2.15
M4*0.7 3.83 0.7 3.0722 1220 0.75 915 5.69 5.21 4.9 0.31 3.12
M5*0.8 4.78 0.8 3.9140 1220 0.75 915 11.77 10.77 10 0.77 6.46
M6*1.0 5.78 1 4.6975 1220 0.75 915 20.34 18.61 17 1.61 11.17
M8*1.25 7.78 1.25 6.4269 1220 0.75 915 52.10 47.67 44 3.67 28.60
M10*1.5 9.77 1.5 8.1462 1220 0.75 915 106.09 97.07 90 7.07 58.24
M12*1.75 11.76 1.75 9.8656 1220 0.75 915 188.44 172.42 没规定   103.45
M14*1.75 13.74 1.75 11.8456 1220 0.75 915 326.20 298.47   179.08
M16*2 15.74 2 13.5750 1220 0.75 915 490.94 449.21   269.52
M18*2 17.71 2 15.5450 1220 0.75 915 737.19 674.53   404.72
M20*2.5 19.71 2.5 17.0037 1220 0.75 915 964.81 882.80   529.68
M22*2.5 21.62 2.5 18.9137 1220 0.75 915 1327.82 1214.96   728.97
M24*3 23.58 3 20.3324 1220 0.75 915 1649.60 1509.38   905.63
M27*3 26.58 3 23.3324 1220 0.75 915 2492.82 2280.93   1368.56
M30*3.5 29.52 3.5 25.7312 1220 0.75 915 3343.40 3059.21   1835.53
M33*3.5 32.52 3.5 28.7312 1220 0.75 915 4654.47 4258.84   2555.30
M36*4 35.47 4 31.1399 1220 0.75 915 5926.01 5422.30   3253.38
M39*4 38.47 4 34.1399 1220 0.75 915 7809.03 7145.26   4287.16
美制螺丝部分

 
美制螺丝的扭力标准来自ASTM F606/F606M (下载 ASTM F606/F606M.pdf),标准给出的扭力计算公式如下:

即:

扭矩Mb(以美制为单位)=d3*抗拉强度UTS*0.165
扭矩Mb(以公制为单位)=d3*抗拉强度UTS*0.00014

其中第二条关于公制螺丝计算公式等效于本文上面所述的GB3098.13公式,甚至还更精准一些,为避免重复,下面只计算美制螺丝部分。

以美制5级1/4-20UNC公差等级2A的螺丝为例:

1/4-20UNC螺丝的牙底径:0.1894inch (数据来源:螺纹的大径中径小径表,请自行换算一下公、英制关系)

1/4*20UNC 5级的抗拉强度UTS:120000psi (标准来源:SAE J429,点击下载SAE J429-1999.PDF标准,文档中第3页)

故:

Mb=0.18943*12000*0.165=134.53 in.lbs

我们将所有规格、等级的美制螺丝扭矩标准列表如下,如前所述,这些参数基本于理论计算值 ,且忽略掉了一些前置条件,如不适用于螺柱、一字螺钉,十字槽螺钉、螺纹不能小于1/4或大于1寸、螺栓不能超级长…等等,总之你懂的就行。

  • 美制2级螺丝扭力标准(精度2A):
螺纹规格 牙底径 2级抗拉强度UTS 计算系数 扭矩 建议安装力
inch-牙数 单位 inch 单位psi in.lbs 换算为NM  in.lbs 换算为NM
1-64UNC 0.0538 74000 0.165 1.90 0.21 1.14 0.13
1-72UNF 0.0559 74000 0.165 2.13 0.24 1.28 0.14
2-56UNC 0.0642 74000 0.165 3.23 0.36 1.94 0.22
2-64UNF 0.0668 74000 0.165 3.64 0.41 2.18 0.25
3-48UNC 0.0734 74000 0.165 4.83 0.55 2.90 0.33
3-56UNF 0.0771 74000 0.165 5.60 0.63 3.36 0.38
4-40UNC 0.0814 74000 0.165 6.59 0.74 3.95 0.45
4-48UNF 0.0864 74000 0.165 7.88 0.89 4.73 0.53
5-40UNC 0.0944 74000 0.165 10.27 1.16 6.16 0.70
5-44UNF 0.0972 74000 0.165 11.21 1.27 6.73 0.76
6-32UNC 0.1 74000 0.165 12.21 1.38 7.33 0.83
6-40UNF 0.1074 74000 0.165 15.13 1.71 9.08 1.02
8-32UNC 0.1259 74000 0.165 24.37 2.75 14.62 1.65
8-36UNF 0.1301 74000 0.165 26.89 3.04 16.13 1.82
10-24UNC 0.1394 74000 0.165 33.08 3.73 19.85 2.24
10-32UNF 0.1519 74000 0.165 42.79 4.83 25.68 2.90
12-24UNC 0.1654 74000 0.165 55.25 6.24 33.15 3.74
12-28UNF 0.1724 74000 0.165 62.56 7.06 37.54 4.24
1/4-20UNC 0.1894 74000 0.165 82.96 9.37 49.77 5.62
1/4-28UNF 0.2064 74000 0.165 107.36 12.12 64.42 7.27
5/16-18UNC 0.2452 74000 0.165 180.00 20.32 108.00 12.19
5/16-24 0.2618 74000 0.165 219.09 24.74 131.45 14.84
3/8-16UNC 0.2992 74000 0.165 327.04 36.92 196.22 22.15
3/8-24UNF 0.3243 74000 0.165 416.44 47.02 249.87 28.21
7/16-14UNC 0.3511 74000 0.165 528.46 59.66 317.07 35.80
7/16-20UNF 0.3767 74000 0.165 652.68 73.69 391.61 44.21
1/2-13UNC 0.4069 74000 0.165 822.58 92.87 493.55 55.72
1/2-20UNF 0.4932 74000 0.165 1464.82 165.38 878.89 99.23
9/16-12UNC 0.4617 74000 0.165 1201.70 135.68 721.02 81.41
9/16-18UNF 0.495 74000 0.165 1480.92 167.20 888.55 100.32
5/8-11UNC 0.5152 74000 0.165 1669.72 188.52 1001.83 113.11
5/8-18UNF 0.5575 74000 0.165 2115.68 238.87 1269.41 143.32
3/4-10UNC 0.6291 74000 0.165 3040.01 343.23 1824.00 205.94
3/4-16UNF 0.674 74000 0.165 3738.48 422.09 2243.09 253.25
7/8-9UNC 0.7408 74000 0.165 4963.85 560.43 2978.31 336.26
7/8-14UNF 0.7884 74000 0.165 5983.50 675.56 3590.10 405.33
1-8UNC 0.8492 74000 0.165 7477.31 844.21 4486.39 506.53
1-14UNF 0.9132 74000 0.165 9298.51 1049.83 5579.11 629.90
  • 美制5级螺栓扭力标准(精度2A):

美制5级螺丝扭力标准

  • 美制8级螺栓扭力标准(精度2A):
螺纹规格 牙底径 8级抗拉强度UTS 计算系数 扭矩 建议安装力
单位 inch 单位psi in.lbs 换算为NM in.lbs 换算为NM
1-64UNC 0.0538 150000 0.165 3.85 0.44 2.31 0.26
1-72UNF 0.0559 150000 0.165 4.32 0.49 2.59 0.29
2-56UNC 0.0642 150000 0.165 6.55 0.74 3.93 0.44
2-64UNF 0.0668 150000 0.165 7.38 0.83 4.43 0.50
3-48UNC 0.0734 150000 0.165 9.79 1.11 5.87 0.66
3-56UNF 0.0771 150000 0.165 11.34 1.28 6.81 0.77
4-40UNC 0.0814 150000 0.165 13.35 1.51 8.01 0.90
4-48UNF 0.0864 150000 0.165 15.96 1.80 9.58 1.08
5-40UNC 0.0944 150000 0.165 20.82 2.35 12.49 1.41
5-44UNF 0.0972 150000 0.165 22.73 2.57 13.64 1.54
6-32UNC 0.1 150000 0.165 24.75 2.79 14.85 1.68
6-40UNF 0.1074 150000 0.165 30.66 3.46 18.40 2.08
8-32UNC 0.1259 150000 0.165 49.39 5.58 29.63 3.35
8-36UNF 0.1301 150000 0.165 54.50 6.15 32.70 3.69
10-24UNC 0.1394 150000 0.165 67.04 7.57 40.23 4.54
10-32UNF 0.1519 150000 0.165 86.75 9.79 52.05 5.88
12-24UNC 0.1654 150000 0.165 111.99 12.64 67.19 7.59
12-28UNF 0.1724 150000 0.165 126.82 14.32 76.09 8.59
1/4-20UNC 0.1894 150000 0.165 168.16 18.99 100.89 11.39
1/4-28UNF 0.2064 150000 0.165 217.62 24.57 130.57 14.74
5/16-18UNC 0.2452 150000 0.165 364.87 41.19 218.92 24.72
5/16-24 0.2618 150000 0.165 444.10 50.14 266.46 30.08
3/8-16UNC 0.2992 150000 0.165 662.92 74.85 397.75 44.91
3/8-24UNF 0.3243 150000 0.165 844.14 95.31 506.49 57.18
7/16-14UNC 0.3511 150000 0.165 1071.19 120.94 642.72 72.56
7/16-20UNF 0.3767 150000 0.165 1323.01 149.37 793.80 89.62
1/2-13UNC 0.4069 150000 0.165 1667.39 188.25 1000.44 112.95
1/2-20UNF 0.4932 150000 0.165 2969.23 335.24 1781.54 201.14
9/16-12UNC 0.4617 150000 0.165 2435.87 275.02 1461.52 165.01
9/16-18UNF 0.495 150000 0.165 3001.86 338.92 1801.12 203.35
5/8-11UNC 0.5152 150000 0.165 3384.56 382.13 2030.74 229.28
5/8-18UNF 0.5575 150000 0.165 4288.54 484.19 2573.13 290.51
3/4-10UNC 0.6291 150000 0.165 6162.18 695.73 3697.31 417.44
3/4-16UNF 0.674 150000 0.165 7578.01 855.58 4546.80 513.35
7/8-9UNC 0.7408 150000 0.165 10061.86 1136.01 6037.11 681.61
7/8-14UNF 0.7884 150000 0.165 12128.72 1369.37 7277.23 821.62
1-8UNC 0.8492 150000 0.165 15156.72 1711.24 9094.03 1026.74
1-14UNF 0.9132 150000 0.165 18848.33 2128.03 11309.00 1276.82

45 条留言:

  1. 现在做这种技术解读的太少了,愿意分享出来的就更少了,佩服楼主,有机会真要认识 合作一下。

  2. 有两点疑问想请教下,1是相差这一栏数值是那两个数值的差值,2是建议安装力和国标相差有点大,是怎么得出来的。

  3. 有个问题想问下:螺丝等级一般是说4.8、8.8、12.9级,还有一种说0.5T、1.8T、2.4T又是怎么规定的,有标准吗,两者关系是怎样的,谢谢!

  4. 国标 只有8.8级别的强度比
    没有4.8级的强度比
    你4.8级用的8.8级的强度比,本身就是存在问题的

    1. @狗蛋 你好。难得你看的这么仔细,其实这个细节特意有说明的,把鼠标划过“强度比”三个字,会弹出说明内容。
      4.8级螺丝的强度比

      1. 我是把国标给出的强度比的数值,当做一个等差数列来推算:Rm(抗拉强度)每增加100,强度比减少0.025
        这样算出来4.8级的强度比(X)=0.94

        另外4.8的抗拉强度Rm按GB/T 3098.1 ,应该是420MPa,而不是公称值 400。(规定公称值,仅为性能等级标记制度的需要)

        建议安装扭矩按这个公式来计算
        Tf=K ·Ff ·d
        K —— 扭矩系数
        Ff ——预紧力
        Tf ——紧固扭矩
        d ——螺纹公称直径

        附件:

        1. @狗蛋 你好。感谢不啬指正。

          我也比较赞同你提出的按规律推演4.8级强度比X(应该是介于0.908~0.935之间),虽然这并没有什么依据,但直觉这应更接近实际情况一点。而参考8.8级标准是基于“没有标准就参考最接近的标准”这一标准。现已按X=0.916更新。

          抗拉强度已更新。

          安装扭矩是个大的课题,各种标准粗糙模棱且相互矛盾。本文实际上回避了这个问题,只是参考性的按60%给出了建议安装力。等有空了再详细整理锁紧力矩。

          1. 安装扭矩的计算,还有实际安装控制、检测都已经很成熟了;各个汽车主机厂都已经在应用这套体系。

            关于抗扭截面模数的计算,应该是d1 min ;取的是外螺纹小径的最小值。

            您这边按照 d1min=dmin-1.0825P ;这样计算个人认为这样计算误差会比较大

            d1min—— 外螺纹小径的最小值;
            dmin———外螺纹大径的最小值;

          2. 你好,强度比只在M3-M10中有明确规定,对于大于M10规格的螺栓则没有明确规定,这个强度比也适用于大规格螺栓么?有依据么?

    1. 你好!参考QC/T518-2007汽标扭矩。计,10.9级M10粗牙螺丝的紧固扭矩,取螺纹摩擦系数0.2,扭矩系数0.22,得出的扭矩值为75.13N.M,达到最小破坏扭矩的0.86。但是一般紧固扭矩是0.6-0.7倍的最小破坏扭矩。

      1. @南宫十四 你好。

        QC518规定:紧固扭矩Tf=预紧力*扭矩系数*公称直径,即你说的:

        10.9级M10*1.5螺丝紧固扭矩Tf=34150N*0.22*0.01M=75.13NM

        该公式中,预紧力和扭矩系数都需要代入摩擦系数。而摩擦系数基本靠猜(个人意见哈),差之毫厘,失之千里,所以我的看法是,按QC158标准来定义锁紧力也不怎么靠谱,还不如直接按60%的破坏扭矩来的爽快。

        但是国标的存在还是有其价值的,当双方发生争议的时候,至少有个裁判的尺度。

        1. 摩擦系数不是靠猜的,摩擦系数主要和表面处理有关。我记得锁紧力是预紧力减去摩擦力得到的。预紧力有90%用在克服螺纹幅及螺栓头下承接面的。

          1. @匿名 你好 这里说的“基本靠猜”显然是一种人文关怀的表达方式,意思是说是国标仅仅是参考并不能约束现实中某一螺丝的真实摩擦系列具体还得靠自己凭估,没想到你当真了。

            摩擦系数(应为摩擦因素)详见《中国紧固件手册》第2章之《紧固件联接的设计与应用》之《7.2预紧力与拧紧力矩的关系》之《表2.1-28不同涂层、不同润滑状态下的螺纹联接摩擦因数》;以及,《紧固件联接的设计与应用》之《2.2螺栓组联接的受力分析》之《表2.1-4 联接结合面间的摩擦因数》,分别截图如下:

            表2.1-28不同涂层、不同润滑状态下的螺纹联接摩擦因数:

            涂层 摩擦因数 无润滑 L-AN 油 钙基润滑脂 L-AN 油  +20%MoS2
            无涂层 µ 0.40+0.12 -0.08 0.21+0.03 -0.02 0.19+0.02 -0.03 0.13±0.02
            µn 0.20+0.04 -0.06 0.12±0.02 0.13+0.01 -0.02 0.09+0.01 -0.02
            氧化 µ 0.64+0.20 -0.14 0.45 ±0.06 0.44+0.05-0.07 0.18±0.03
            µn 0.34+0.09 -0.14 0.26+0.03 -0.07 0.26+0.03 -0.07 0.09±0.02
            镀锌 µ 0.40+0.08 -0.16 0.19+0.01 -0.04 0.17+0.02 -0.03 0.17+0.02 -0.04
            µn 0.09+0.01 -0.02 0.10+0.02 -0.01 0.09+0.02 -0.01 0.08+0.01 -0.02
            磷化 µ 0.20+0.03 -0.05 0.18+0.02 -0.03 0.17±0.02 0.16+0.01 -0.02
            µn 0.10+0.12 -0.01 0.11+0.02 -0.01 0.11±0.02 0.09+0.01 -0.02
            镀镉 µ 0.29+0.03 -0.05 0.21+0.04 -0.06 0.18+0.04 -0.03 0.14+0.01 -0.03
            µn 0.17+0.07-0.05 0.11+0.04 -0.06 0.11+0.02 -0.06 0.06+0.01 -0.02

            表2.1-4 联接结合面间的摩擦因数:

            被联接件 结合面的表面状态 摩擦因数µ
            钢或铸铁零件 干燥的加工表面 0.10 〜0.16
            有油的加工表面 0.06〜0.10
            轧制表面、钢丝刷清理浮锈 0.30〜0.35
            钢结构件 涂富锌漆 0.35〜0.40
            喷砂处理 0.45〜0.55
            铸铁对砖料、混凝土或木料 干燥表面 0.40〜0.45
      1. @匿名 你好。GB3098.1-2010是有规定屈强比。屈强比:公称屈服强度与公称抗拉强度的比值,这有什么问题吗?

    1. @J 你好。有偿沟通?这太令人匪夷所思了。而且你的IP是国外的,很遗憾我不能加你微信,如果你认为我可能会帮到你,可以加我微信18912771062,也没有有偿之说。

  5. GB3098.13在1.范围 中描述到破坏扭矩不适用于内六角紧定螺钉,是什么意思?头型是内六角的不能引用参考此标准吗?为什么?

  6. 我就想知道下你各种标准在哪里下载的,经常查国标等标准很不方便,网上下还有水印,你的附件里的都没水印,能分享下 下载渠道不

  7. 这些扭矩都是根据螺钉的强度来的,难道我们旋螺丝,只要螺丝不坏就行吗,和安装物体的关系呢,比如螺丝连接两个塑料件。

    1. @toney 你好。“只要螺丝不坏就行”这个观点肯定是不对的呀。

      首先设计工程师在选型螺丝时通常是以预紧力作为参考,而不是以扭力作为参考。先跟据工程师的经验或其它要素确定预紧力,再跟据预紧力与扭紧力矩之间的关系选多大的、什么级别的螺丝,最后才确定用生实际生产组装的拧紧安装力。换言之,工人在产线看到的装配工艺图上的安装扭力,它对应的背后诉求其实是预紧力。如果你上来就把螺丝拧到极限,那前期工程师的设计岂不是白忙活了。

      其次,即使你完全不考虑什么预紧力,只要“只要螺丝不坏”就算行。如果按这个标准,可能肉眼看上去没断,但实际可能超出了螺丝本身的屈服强度、或发生不可逆的塑性形变、或无限接近于本身扭断力矩,那也是隐患。

      关于螺丝预紧力,预紧力与扭力之间的关系是另一个课题,简单来说(注意因篇幅关系,以下并不是很严谨):

      预紧力=(0.5~0.7)*屈服强度*螺纹受力截面积

      预紧力与拧紧力矩的关系(同上,这里并不严谨):

      拧紧力矩T=K*预紧力*公称直径

      基中K是一个经过各种运算过后得出的一个叫拧紧力矩因子的常数,这个运算公式中又涉及一个关键变量要素是支承面摩擦力,所以这个常数是不固定的

      综上,假设两零件要求按8000N的预紧力,则:

      预紧力8000N≈0.6*640Mpa(8.8级的屈服强度)*20.8mm2(螺纹截面积)

      对比螺纹截面积表得出:20.8mm2最接近的是M6的螺丝。

      接下来,拧紧力矩:

      拧紧力矩T=0.177(假设为磷化涂油条件下的K常数)*8000N*6mm/1000=8.5NM,对比本文上表中8.8级螺丝M6的扭断力矩13NM,显然8.5NM是个安全值。故8.8级M6螺丝可行。

      回到你的问题:

      “难道我们旋螺丝,只要螺丝不坏就行吗”——考虑到你是拧塑胶件,以上说的风险应该是没有——(除非螺丝选型非常不合理或螺丝下面加了个大号金属垫圈)。故站在你的角度,“只要螺丝不坏就行”这一观点虽不成立,但可以理解。

      “和安装物体的关系呢,比如螺丝连接两个塑料件”——首先这两个塑料件的预紧力你的要求是多少,有了预紧力,再跟据上面的两个公式套用。最终决定螺丝的选型和安装力。

  8. 在这里建议安装扭矩取最小破坏扭矩的0.6,请问这个0.6是否有依据或者规范,或者是一个常用推荐值?(0.7或者0.8行不行?)

    (看了上面您对toney的回复,大概明白工业领域选型是这样做的:确定安装所需预紧力;根据预紧力反算强度等级与螺纹截面积组合(会有多种组合,比如8.8级的M10,12.9级的M8);根据螺栓型号计算拧紧力矩;再根据拧紧力矩验证是否小于破坏力矩。)

    对个人用户来说,遇到的可能是完全相反的过程:有个100kg的重物要放,算出来2020铝型材做个架子承重就够了,但是2020铝型材只能用M6的螺栓配合专门的T型螺母(大了放不进沟槽,小了会掉出来),这时候个人用户拿个扭力扳手就想知道需要用多大的扭矩去装螺栓。
    (在这里查表,8.8级M6螺栓推荐用8.2NM的扭矩安装)

  9. 您好,楼主,我是做自行车组装的,我对于选择螺丝的直径和对应的等级不知道怎么去选择,比如M5螺丝,我选用的应该是8.8?还是10.9,或者12.9?对应固定的部位要求上怎么去识别? 您能回复一下我的邮件吗?

    1. @匿名 您好。
      请参考本页留言中第15楼我的回复。并注意这个公式:预紧力=(0.5~0.7)*屈服强度*螺纹受力截面积

      1,螺栓直径的选择首先要确定你的预紧力。而预紧力,是由产品设计工程师跟据自己的经验或实验来决定的,换言之,就是你自己决定的。

      2,而不同级别螺栓的屈服强度是常量。如果你确定了预紧力,则螺纹受力面积就出来,也就意味着直径确立了。

      3,同样以15楼中我的回复为例:如果确定了预紧力8000N,并采用8.8级螺栓,则得出M6是合适的。但如果采用12.9级螺栓的话则:

      螺纹截面积=8000N/0.6/1080MPa(12.9级的屈服强度)=12.34mm2,该螺纹截面积匹配为M5的螺纹。

      那么问题来了,同样预紧力要求,是选择8.8级M6螺栓,还是12.9级M5螺栓?

      一般情况下,12.9级M5螺栓比8.8级M6螺栓贵(注意是“一般情况下”,具体取决于多种因素)。

      显然,从你的角度出发,这可能是个品牌定位问题或成本问题,如果是高端自行车则12.9,中、低端自行车则8.8。

      以上只是粗略举例,在不同的行业,具体级别的选择还涉及多种因数,如螺栓延展性硬度,区域负载分布,单螺栓与多螺栓,静态与振动……等等
      --------------------------------------------------

      “对应固定的部位要求上怎么去识别?”——没看懂这句话是什么意思。

      邮件已回。

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