拧螺丝时如何控制螺栓的扭矩，这里有机械工程师最专业的讲解.pdf

拧螺丝时如何控制螺栓的扭矩，这里有机械工程师最专业的讲

解

以下从螺栓连接中扭矩和夹紧力的实际情况，来探讨螺栓拧紧控以下从螺栓连接中扭矩和夹紧力的实际情况，来探讨螺栓拧紧控

制方法。

如上图所示：施加扭矩旋转螺栓后，螺杆受力伸长了，螺杆伸长

产生夹紧力把连接件夹紧了。我们知道，施加的扭矩并不像夹紧力那

么简单，在通用公式中：

力（F）*力矩（L）扭矩M

也就是说螺栓旋转的越多，得到的扭矩越大。但是90%扭矩被摩

擦力消耗掉了，只有10%转化为了夹紧力。打个比方，当你上紧一颗

工艺要求为10N·m力矩的螺栓时，我们真正需要的是那1N·m轴向力

矩，大多数力矩都被摩擦力消耗掉了。矩，大多数力矩都被摩擦力消耗掉了。

摩擦力和夹紧力是什么关系呢？通常情况下，遵循50-40-1050-40-10原

则，就是50%的螺栓头下摩擦力，40%的螺纹副中摩擦力，10%的夹

紧力。但是在一些条件下夹紧力的比例是可以变化的。

比如说当工人师傅拿起一颗螺栓发现其螺纹有碰伤或者有杂质，

您一旦将其装入螺孔内，这样的螺栓产生怎样的夹紧力呢？一般认为

螺纹副中有缺陷（杂质、磕碰等）按照装配力矩装配后，存在50%的

螺栓头下的摩擦力，45%螺纹副中的摩擦力，只有5%我们想要的夹紧

力。这时候这颗螺栓的装配力矩是达到了，但是远不符合我们所需要

的夹紧力。如果这里螺栓在飞轮，曲轴等这样的运动件上就非常容易

发生脱落，这就造成了我们经常说的“假紧”。

还有弹性材料变软会使夹紧力衰减，也是通常我们说软连接的扭还有弹性材料变软会使夹紧力衰减，也是通常我们说软连接的扭

矩衰减。比如汽缸盖垫材料较软我们采用二次拧紧的方法来减少夹紧

力的衰减，还有机油盘螺栓经常发生夹紧力衰减，就是因为螺栓下面

有机油盘垫片（软质材料的原因）。

试想我们需要螺杆伸长而产生夹紧力，扭矩越大螺杆可以伸的越

长，是不是扭力越大越好呢？我们施加的扭矩越大会使螺栓过度伸长，

螺栓超过屈服强度极限就会发生应力断裂，从而失去了螺栓的连接作

用。

在实际工作中，不论是两被连接体间的压紧力还是螺栓上的轴向在实际工作中，不论是两被连接体间的压紧力还是螺栓上的轴向

预紧力，均很难检测，也就很难予以直接控制，因而，人们采取了下

述几种方法予以间接控制。

1.扭矩控制法

扭矩控制法是最初始也是最简单的控制法，它是基于螺纹连接时，

轴向夹紧力F拧紧时与拧紧扭矩T成正比关系，可用一个公式T=K·F

来表示，这个K则是扭矩系数。当一个螺钉设计出来时候他的轴向夹则是扭矩系数。当一个螺钉设计出来时候他的轴向夹

紧力F就是可知的，拧紧扭矩T通过工艺设定我们的拧紧扭矩也被工通过工艺设定我们的拧紧扭矩也被工

艺部门规范下来。但是总装车间经常出现拧紧扭矩达到但是装配的螺

栓依然不合格，这是为什么呢？

关键就在这个扭矩系数，扭矩系数K的变化主要波动因素是综合

摩擦系数ｕ，也就是说螺栓，螺孔的精度，杂质，是否磕碰都会影响摩擦系数ｕ，也就是说螺栓，螺孔的精度，杂质，是否磕碰都会影响

这个综合摩擦系数ｕ。而且这个K值和温度也有关系，经过日本住友

公司通过实验证明环境温度每增加1℃，扭矩系数K就下降0.31%。

扭矩控制法到底是否精确呢？给大家加深下影响，根据德国工程师协扭矩控制法到底是否精确呢？给大家加深下影响，根据德国工程师协

会拧紧实验报告称当拧紧力矩T的误差为±0时（即无误差施加扭矩）

螺栓轴向夹紧力误差可以达到±27.2%。

应用步骤：

•直接或间接控制地加载扭矩

•实际目标扭矩通常是屈服扭矩的50%to85%

•用在拴紧弹性区域

•90%的加载扭矩用于克服摩擦力

•预紧力正确度±25%

扭矩控制法的优点是