3.1 應力截面積的計算,見下面公式,如無特殊要求,取3位有效數字。
或 As = 0.7854(d-0.9382P)2
式中:As ——螺紋的應力面積,mm2;
d——外螺紋大徑的基本尺寸,mm;
d2——螺紋中徑的基本尺寸,mm;
d3——螺紋小徑的基本尺寸(d1)減去螺紋原始三角形高度(H)的1/6值,即:mm;
H——螺紋原始三角形高度(H = 0.866025P),mm;
P——螺距,mm;
π——圓周率,π= 3.1416。
3.2 應力截面積值
對粗牙螺紋M1~M68(GB 193)、細牙螺紋M8×1~M130×6(GB 193)的應力截面積(As)值,如下表所示。
粗牙螺紋 | 細牙螺紋 | ||||
螺紋直徑d mm | 螺距P mm | 應力截面積AS mm2 | 螺紋直徑d mm | 螺距P mm | 應力截面積AS mm2 |
1 | 0.25 | 0.46 | 8 | 1 | 39.2 |
1.1 | 0.25 | 0.588 | 10 | 1 | 64.5 |
1.2 | 0.25 | 0.732 | 10 | 1.25 | 61.2 |
1.4 | 0.3 | 0.983 | 12 | 1.25 | 92.1 |
1.6 | 0.35 | 1.27 | 12 | 1.5 | 88.1 |
1.8 | 0.35 | 1.7 | 14 | 1.5 | 125 |
2 | 0.4 | 2.07 | 16 | 1.5 | 167 |
2.2 | 0.45 | 2.48 | 18 | 1.5 | 216 |
2.5 | 0.45 | 3.39 | 20 | 1.5 | 272 |
3 | 0.5 | 5.03 | 20 | 2 | 258 |
3.5 | 0.6 | 6.78 | 22 | 1.5 | 333 |
4 | 0.7 | 8.78 | 24 | 2 | 384 |
4.5 | 0.75 | 11.3 | 27 | 2 | 496 |
5 | 0.8 | 14.2 | 30 | 2 | 621 |
6 | 1 | 20.1 | 33 | 2 | 761 |
7 | 1 | 28.9 | 36 | 3 | 865 |
8 | 1.25 | 36.6 | 39 | 3 | 1030 |
10 | 1.5 | 58 | 45 | 3 | 1400 |
12 | 1.75 | 84.3 | 52 | 4 | 1830 |
14 | 2 | 115 | 56 | 4 | 2144 |
16 | 2 | 157 | 60 | 4 | 2490 |
18 | 2.5 | 192 | 64 | 4 | 2851 |
20 | 2.5 | 245 | 72 | 6 | 3460 |
22 | 2.5 | 303 | 76 | 6 | 3890 |
24 | 3 | 353 | 80 | 6 | 4340 |
27 | 3 | 459 | 85 | 6 | 4950 |
30 | 3.5 | 581 | 90 | 6 | 5590 |
33 | 3.5 | 694 | 95 | 6 | 6270 |
36 | 4 | 817 | 100 | 6 | 7000 |
39 | 4 | 976 | 105 | 6 | 7760 |
42 | 4.5 | 1120 | 110 | 6 | 8560 |
45 | 4.5 | 1310 | 115 | 6 | 9390 |
48 | 5 | 1470 | 120 | 6 | 10300 |
52 | 5 | 1760 | 125 | 6 | 11200 |
56 | 5.5 | 2030 | 130 | 6 | 12100 |
60 | 5.5 | 2360 |
|
| |
64 | 6 | 2680 |
|
| |
68 | 6 | 3060 |
4.1 承載面積的計算涉及眾多因素,如緊固件的支承面形狀、尺寸、螺栓和螺釘通孔的大小、有無墊圈面或墊圈等。常用支承面形狀的計算公式,如下表所示。如無特殊要求,取3位有效數字。
支承面的形狀 | 承載面積的計算公式 |
圓 形 | |
六角形 | |
方 形 | |
注:Ab1——圓形支承面的承載面積,mm2; Ab2——六角形支承面的承載面積,mm2; Ab3——方形支承面的承載面積,mm2; dw——支承面或墊圈面直徑,mm2,見GB 5276; S——六角或方形的對邊寬度,mm,見GB 5276; dh——螺栓或螺釘通孔直徑,mm,按GB 5277選取; π——圓周率,π=3.1416。 |
4.2 典型的螺紋緊固件的承載面積(Ab)值及承載面積(Ab)與應力截面積(As)之比(Ab/As以下簡稱面積比),如下圖及表3~表5所示。
表3
螺紋緊固件 | 螺栓或螺釘 通孔直徑dh mm | 面積比 Ab/As | |||
種類 | 對邊寬度S mm | 墊圈面 | 螺紋公稱直徑d mm | ||
六角頭螺栓 | 标準系列 | 無 | 3~80 | 按GB 5277 (無内倒角)或 GB 152.2~152.4 | 見表4 |
有 | |||||
加大系列 | 有 | 12~39 | |||
無 | |||||
内六角螺釘 | / | 無 | 1.6~36 | 見表5 | |
方頭螺栓 | 标準系列 | 無 | 10~48 | ||
六角法蘭面螺栓 | 标準系列 | 無 | 5~16 | ||
盤頭螺釘 | / | 無 | 1.6~10 | ||
注: 1. 六角頭螺栓的标準系列、加大系列,按GB 3104選取;方頭螺栓按GB 8選取;内六角螺釘,按GB 70,選取,六角法蘭面螺栓,桉GB 5787選取,盤頭嫘釘,按GB 67或GB 818選取。 2. 當螺母支承面的形狀、尺寸與表中六角頭螺栓、方頭螺栓、六角法蘭面螺栓相同時,表4和表5也适用于該螺母。 |
表4
螺紋規格 | 螺栓或 螺釘通孔直徑dh mm | 六角頭螺栓的承載面積與應力面積之比 | ||||||||||||
六角标準系列 | 六角墊圈面标準系列 | 六角加大系列 | 六角墊圈面加大系列 | |||||||||||
粗牙 | 細牙 | 對邊寬度 S mm | 承載面積 Ab2 mm2 | 面積比 Ab2/AS | 支承面 直徑 dw=0.95S mm | 承載面積 Ab1 mm2 | 面積比 Ab1/AS | 對邊寬度 S mm | 承載面積 Ab2 mm2 | 面積比 Ab2/AS | 支承面 直徑 dw=0.95S mm | 承載面積 Ab1 mm2 | 面積比 Ab1/AS | |
M3 | / | 3.4 | 5.5 | 17.1 | 3.4 | 5.22 | 12.3 | 2.4 | / | / | / | / | / | / |
M4 | / | 4.5 | 7 | 26.5 | 3 | 6.65 | 18.8 | 2.1 | / | / | / | / | / | / |
M5 | / | 5.5 | 8 | 31.7 | 2.2 | 7.6 | 21.6 | 1.5 | / | / | / | / | / | / |
M6 | / | 6.6 | 10 | 52.4 | 2.6 | 9.5 | 36.7 | 1.8 | / | / | / | / | / | / |
M7 | / | 7.6 | 11 | 59.4 | 2.1 | 10.45 | 40.4 | 1.4 | / | / | / | / | / | / |
M8 | M8×1 | 9 | 13 | 82.7 | 2.3(2.1) | 12.35 | 56.2 | 1.5(1.4) | / | / | / | / | / | / |
M10 | M10×1.25 | 11 | 16 | 127 | 2.2(2.1) | 15.2 | 86.4 | 1.5(1.4) | / | / | / | / | / | / |
M12 | M12×1.25 | 13.5 | 18 | 137 | 1.6(1.5) | 17.1 | 86.5 | 1(0.94) | 21 | 239 | 2.8 | 19.95 | 169 | 2 |
M14 | M14×1.5 | 15.5 | 21 | 193 | 1.7(1.5) | 19.95 | 124 | 1.1(0.99) | 24 | 310 | 2.7 | 22.8 | 220 | 1.9 |
M16 | M16×1.5 | 17.5 | 24 | 258 | 1.6(1.5) | 22.8 | 168 | 1.1(1.0) | 27 | 391 | 2.5 | 25.65 | 276 | 1.8 |
M18 | M18×1.5 | 20 | 27 | 317 | 1.7(1.5) | 25.65 | 203 | 1.1(0.94) | 30 | 461 | 2.4 | 28.5 | 324 | 1.7 |
M20 | M20×1.5 | 22 | 30 | 399 | 1.6(1.5) | 28.5 | 258 | 1.1(0.95) | / | / | / | / | / | / |
M20 | M20×1.5 | 22 | / | / | / | / | / | / | 34 | 621 | 2.5 | 32.3 | 439 | 1.8 |
M22 | M22×1.5 | 24 | / | / | / | / | / | / | 36 | 670 | 2.2 | 34.2 | 466 | 1.5 |
M22 | M22×1.5 | 24 | 34 | 549 | 1.8(1.6) | 32.3 | 367 | 1.2(1.1) | / | / | / | / | / | / |
M24 | M24×2 | 26 | 36 | 591 | 1.7(1.5) | 34.2 | 388 | 1.1(1.0) | 41 | 925 | 2.6 | 38.95 | 661 | 1.9 |
M27 | M27×2 | 30 | 41 | 749 | 1.6(1.5) | 38.95 | 485 | 1.1(0.98) | 46 | 1130 | 2.5 | 43.7 | 793 | 1.7 |
M30 | M30×2 | 33 | 46 | 977 | 1.7(1.6) | 43.7 | 645 | 1.1(1.1) | 50 | 1310 | 2.3 | 47.5 | 917 | 1.6 |
M33 | M33×2 | 36 | 50 | 1150 | 1.7(1.5) | 47.5 | 754 | 1.1(0.99) | 55 | 1600 | 2.3 | 52.25 | 1130 | 1.6 |
M36 | M36×3 | 39 | 55 | 1430 | 1.8(1.7) | 52.25 | 950 | 1.2(1.1) | 60 | 1920 | 2.4 | 57 | 1360 | 1.7 |
M39 | M39×3 | 42 | 60 | 1730 | 1.8(1.7) | 57 | 1170 | 1.2(1.1) | 65 | 2270 | 2.3 | 61.75 | 1610 | 1.6 |
M42 | / | 45 | 65 | 2070 | 1.8 |
| ||||||||
M45 | / | 48 | 70 | 2430 | 1.9 | |||||||||
M48 | / | 52 | 75 | 2750 | 1.9 | |||||||||
M52 | / | 56 | 80 | 3080 | 1.8 | |||||||||
M56 | / | 62 | 85 | 3240 | 1.6 | |||||||||
M60 | / | 66 | 90 | 3590 | 1.5 | |||||||||
M64 | / | 70 | 95 | 3970 | 1.5 | |||||||||
M68 | / | 74 | 100 | 4360 | 1.4 | |||||||||
/ | M72×6 | 78 | 105 | 4770 | (1.4) | |||||||||
/ | M76×6 | 82 | 110 | 5200 | (1.3) | |||||||||
/ | M80×6 | 86 | 115 | 5640 | (1.3) | |||||||||
注: 1. 螺栓或螺釘通孔直徑dh,按GB 5277中等裝配系列(無内倒角)的基本尺寸選取; 2. 對邊寬度S,見六角支承面圖,按GB 3104的基本尺寸選取; 3. 墊圈面直徑dw,見六角墊圈面圖,按dw=0.95S計算; 4. 括号内的面積比(Ab/AS)适用于細牙螺紋。 |
表5
螺紋 規格 | 螺栓或螺釘 通孔直徑dh mm | 螺栓及螺釘的承載面積與應力截面積之比 | |||||||||||
内六角螺釘 | 方頭螺栓 | 六角法蘭面螺栓 | 盤頭螺釘 | ||||||||||
支承面 直徑dw mm | 承載面積 Ab1 mm2 | 面積比 Ab1/As | 對邊 寬度S mm
| 承載面積 Ab3 mm2 | 面積比 Ab3/As | 支承面 直徑dw mm | 承載面積 Ab1 mm2 | 面積比 Ab1/As | 支承面 直徑dw mm | 承載面積 Ab1 mm2 | 面積比 Ab1/As | ||
M1.6 | 1.8 | 2.72 | 3.27 | 2.57 | / | / | / | / | / | / | 3.2 | 5.5 | 4.3 |
M2 | 2.4 | 3.4 | 4.56 | 2.2 | / | / | / | / | / | / | 4 | 8.04 | 3.9 |
M2.5 | 2.9 | 4.18 | 7.12 | 2.1 | / | / | / | / | / | / | 5 | 13 | 3.8 |
M3 | 3.4 | 5.07 | 11.11 | 2.21 | / | / | / | / | / | / | 5.6 | 15.6 | 3.1 |
M4 | 4.5 | 6.53 | 17.59 | 2 | / | / | / | / | / | / | 8 | 34.4 | 3.9 |
M5 | 5.5 | 8.3 | 30.35 | 2.14 | / | / | / | 9.4 | 45.64 | 3.2 | 9.5 | 47.1 | 3.3 |
M6 | 6.6 | 9.38 | 34.89 | 1.74 | / | / | / | 11.6 | 71.47 | 3.6 | 12 | 78.9 | 3.9 |
M8 | 9 | 12.33 | 55.79 | 1.52 | / | / | / | 14.9 | 110.75 | 3 | 16 | 137 | 3.7 |
M10 | 11 | 15.33 | 89.54 | 1.54 | 16 | 161 | 2.8 | 18.7 | 179.61 | 3.1 | 20 | 219 | 3.8 |
M12 | 13.5 | 17.23 | 90.02 | 1.07 | 18 | 181 | 2.1 | 22.6 | 258.01 | 3.1 |
|
|
|
M14 | 15.5 | 20.17 | 130.83 | 1.14 | 21 | 252 | 2.2 | 26.4 | 358.7 | 3.1 | |||
M16 | 17.5 | 23.17 | 181.11 | 1.15 | 24 | 335 | 2.1 | 30.6 | 494.89 | 3.2 | |||
M18 | 20 | / | / | / | 27 | 415 | 2.2 |
|
|
| |||
M20 | 22 | 28.87 | 274.48 | 1.12 | 30 | 520 | 2.1 | ||||||
M22 | 24 | / | / | / | 34 | 704 | 2.3 | ||||||
M24 | 26 | 34.81 | 420.77 | 1.19 | 36 | 765 | 2.2 | ||||||
M27 | 30 | / | / | / | 41 | 974 | 2.1 | ||||||
M30 | 33 | 43.61 | 638.4 | 1.14 | 46 | 1261 | 2.2 | ||||||
M33 | 36 | / | / | / | / | / | / | ||||||
M36 | 39 | / | 973.47 | 1.19 | 55 | 2170 | 2.7 | ||||||
M39 | 42 | / | / | / | / | / | / | ||||||
M42 | 45 | / | / | / | 65 | 2635 | 2.4 | ||||||
M45 | 48 | / | / | / | / | / | / | ||||||
M48 | 52 | / | / | / | 75 | 3501 | 2.4 | ||||||
M52 | 56 | / | / | / |
| ||||||||
注: 1. 螺栓或螺釘通孔直徑db,按GB 5277中等裝配系列(無内倒角)的基本尺寸選取; |