关于螺钉/螺栓的5个小秘密

螺

栓

关于

螺栓/螺钉的五个小秘密

相信大家都曾有过下面的一些疑问：

● 我需要选多大的螺钉/螺栓？

● 都有什么类型的螺钉/螺栓？

● 垫片是做什么用的？

● 螺栓要拧多紧，它是如何影响承载能力的？

● 粗牙螺纹 or 细牙螺纹？

01

认识一下常见的螺钉/螺栓

螺钉与螺栓有什么区别？有些工具书上是这么说的：

if you turn the head it's a
screw, if you turn a nut it's a bolt. A hex head cap screw and hex bolt may look identical.

也就是说如果会用到螺母，那就称作螺栓，否则就叫螺钉吧。有时候它们是同一个东西，因此不用过分的纠结了……

上图就是一些螺钉的照片，下图呢就是一些即可称之为螺钉，也可以称之为螺栓的照片。

这里我们就不展开对每一种类型进行详细描述了，如果你对任何一个有疑惑，可以单独回复咨询。

02

粗牙螺纹 or 细牙螺纹？

一般来说，除非用在钣金件连接，能用粗牙螺纹就不用细牙螺纹。它们的区别如下：

● 相同长度下粗牙螺纹比细牙螺纹圈数要少

● 粗牙螺纹更加普通，更容易买到

● 粗牙螺纹升角大，不易堵塞，安装快

● 细牙螺纹比粗牙螺纹能承受更大的抗拉强

度，大约提升14%

● 粗牙螺纹比细牙螺纹的螺牙强度高，耐磨

● 粗牙螺纹公差大，易受到轻微损坏和腐蚀

● 细牙螺纹可用于精确调整

03

规格与强度-如何选择螺栓

你是否认为如果我们有1000N的载荷，我们就直接找一个能承受1000N而不屈服的螺栓？你是否认为螺栓受到的力直接等于预紧力+外界施加的载荷？

如上图所示，假定螺栓的预紧力为100N，这时我们以50N的力去提升红框脱离地面。螺栓受到的力是150N吗？如果我们把螺栓看成是一个弹簧，根据胡克定律F=kx，在位移没有发生变化的情况下，力是不会变化的。也就是说外力小于100N时，对于螺栓的受力而言似乎并没有任何变化，对吗？

实际中，图中的地面也可看做是一个弹簧。当我们实际50N的外力后，红框和地面间的预紧力发生了变化，地面会产生轻微的变形。螺栓相应的也会发生一些变化。实际中螺栓的受力同时取决于螺栓的刚度和结合面的刚度。

下面的表达式便是真实的螺栓受力计算公式。

如果不是追求特别准确，以下经验可用于快速的选择合适的螺栓：一般的联接可认为螺栓除预紧力外只承受1/3的外部载荷，如果结合面刚性非常好，表面非常平，则只有1/7的力会由螺栓来承受。另外要确保螺栓的预紧力最小是外部载荷的2倍，以防止螺栓松脱。

04

多大的预紧力是合适的？

一般机械设计手册上会推荐螺栓抗拉强度极限的50%-80%，或者75%-90%的屈服强度作为预紧力（其中75%用于可拆卸联接，90%用于不拆卸联接）。甚至有时候螺栓的预紧力会使螺栓发生屈服。这样想想，留给用来克服外部载荷的力就寥寥无几了，为什么会这样呢？

● 螺栓预紧力越大，结合面的摩擦力越大，可以防止出现松动或联接面的相对滑动；

● 螺栓抗剪切的能力较差，较大的预紧力带来的摩擦力增大可以防止螺栓承受此类载荷；

● 疲劳载荷：正如前面所述，只要结合面不发生脱离，只有少部分比例的外部载荷会由螺栓承受。对于疲劳载荷来讲，这是非常有帮助的，因为寿命更多的取决于应力幅，而不是平均应力。而这是选用较大预紧力的主要原因。

● 预紧力的增大可以一定程度上增加结合面的刚度。

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垫片是干神马用的？

垫片一方面起到分散载荷的作用，防止螺栓拧紧时陷入被联接件中；另一方面垫片可以起到防松的作用。特别是连接面不是很光滑时，没有垫片很容易发生松动。另外，如果联接面被压坏，以后将不能再次安装。

垫片要足够硬。特别是对于高强度螺栓（等级8及以上），必须用硬化的垫片。

The End