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GBT3098 [GB/T3098.1-2010,紧固件机械性能,螺栓、螺钉和螺
柱]
前言
本标准等同采用国际标准ISO 898—1:1999《碳钢和合金钢制造的紧固件机械性能第 1 部分:螺栓、螺钉和螺柱》。
GB/T 3098 总的标题为“紧固件机械性能”，包括以下部分:
——GB/T 3098.1—2000 紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱
——GB/T 3098.2—2000 紧固件机械性能螺母粗牙螺纹
——GB/T 3098.3—2000 紧固件机械性能紧定螺钉
——GB/T 3098.4—2000 紧固件机械性能螺母细牙螺纹
——GB/T 3098.5—2000 紧固件机械性能自攻螺钉
——GB/T 3098.6—2000 紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱
——GB/T 3098.7—2000 紧固件机械性能自挤螺钉
——GB/T 3098.8—1992 紧固件机械性能耐热用螺纹连接副
——GB/T 3098.9—1993 紧固件机械性能有效力矩型钢六角锁紧螺母
——GB/T 3098.10—1993 紧固件机械性能有色金属制造的螺栓、螺钉、螺柱和螺母
——GB/T 3098.11—1995 紧固件机械性能自钻自攻螺钉
——GB/T 3098.12—1996 紧固件机械性能螺母锥形保证载荷试验
——GB/T 3098.13—1996 紧固件机械性能螺栓与螺钉的扭矩试验和破坏扭矩公称直径
1～10 mm
——GB/T 3098.14—2000 紧固件机械性能螺母扩孔试验
——GB/T 3098.15—2000 紧固件机械性能不锈钢螺母
——GB/T 3098.16—2000 紧固件机械性能不锈钢紧定螺钉
——GB/T 3098.17—2000 紧固件机械性能检查氢脆用预载荷试验平行支承面法
ISO 898—1 对螺柱的实物拉力试验与保证载荷试验未规定拧入机体端的装卡位置，本标准予以规定(8.2 条和 8.5 条)。
ISO 898—1 未规定方颈及带榫螺栓头部坚固性试验模，本标准予以规定(图 4)。
ISO 898—1 未规定左旋螺纹的螺柱标志，本标准予以规定(9.4 条)。
本标准是 GB/T 3098.1—1982 的修订本，主要修改如下:
a)仅规定在环境温度为 10～35℃条件下试验的机械性能。紧固件在较高或较低温度下，机械和物理性能可能不同(第 1 章)；
b)明确指出因头部几何尺寸造成头部剪切面积小于螺纹的应力截面积的紧固件，可能达不到抗拉和扭矩的要求，如沉头、半沉头和圆柱头(第 1 章)；
c)明确本标准未规定耐剪切应力和耐疲劳性(第 1 章)；
d)增加硼(B)含量的规定，并对低碳硼合金钢规定了锰的最低含量[表 2 中角注 1)、4)]；
e)对用于 10.9 级和 12.9 级的合金钢规定了合金元素的含量[表 2 中角注 7)]；
f)规定 12.9 级的表面不允许有白色磷聚集层[表 2 中角注 8)]；
g)用于 12.9 级的合金钢给出的化学成分和回火温度，尚在调查研究中[表 2 中角注 9)]；
h)增加“破坏扭矩”、“收缩率”和“表面缺陷”等性能指标,并调整部分硬度指标(表 3 中
5.3～
5.5、 5.10、5.12、5.18 条)；
GB/T 3098.1—2000
i) 验收用试验调整为:“O”适用于“螺纹直径d≤3 mm 或长度l“●”适用于“螺纹直径 d>3 mm 和长度z≥2.5 d”(表 4)；
j) 取消了“对螺纹直径 d>4 mm 并且长度≥3 d 的紧固件，亦可采用最低硬度试验代替拉力试验。” 的规定；调整了进行头部坚固性试验的规格范围[表 5 中角注 7)、9)]；
k) 规定“再回火试验”不是必须进行的，仅适用于有争议时的仲裁试验[表 5 中角注 10)]；1) 对螺栓、螺钉和螺柱实物进行拉力试验与保证载荷试验时，承受拉力载荷又未旋合的螺纹长度改为:一倍螺纹直径(1d)(8.2 条)；
m) 规定“硬度与理论的抗拉强度，可能没有直接的换算关系”；“楔负载试验不适用于沉头螺钉”；
(8.4 条和 8.6 条)；
n) 明确规定“开槽和十字槽螺钉，不使用标志”(第 9 章)；
o) 规定经销者使用了自己的识别标志的紧固件，应视为制造者的识别标志(9.1 条)；
p) 对小螺栓、螺钉或受头部形状限制的产品，规定可采用“时钟面法”符号标志性能等级(表15)；
q) 对d≥5 mm、六角头和六角花形头螺栓和螺钉(包括法兰面产品)所有性能等级的产品，标志是强制性的(9.3.1 条)；
r) 规定螺柱应在无螺纹杆部标志(9.3.4 条、图 10)；
s) 规定:所有规格的所有包装上，标志制造者的商标或识别标志和性能等级是强制性的(9.6 条)；
t) 附录 A 中增加了指导使用的文字说明。
本标准自实施之日起，代替 GB/T 3098.1—1982。
本标准的附录A 是提示的附录。
本标准由国家机械工业局提出。
本标准由全国紧固件标准化技术委员会归口。
本标准由机械科学研究院负责，西安标准件总厂、上海高强度螺栓厂、上海市紧固件和焊接材料技术研究所、北京标准件工业集团公司、武汉汽车标准件研究所、上海金马高强紧固件有限公司和深圳航空标准件有限公司参加起草。
本标准由全国紧固件标准化技术委员会秘书处负责解释。
GB/T 3098.1—2000
ISO 前言
ISO(国际标准化组织)是一个世界性的各国国家标准团体(ISO 成员团体)的联合组织。国际标准的制定工作通常是通过 ISO 各个技术委员会进行的。每个成员团体如对某一技术委员会所进行的项目感兴趣时，也可参加该委员会。与I 有关的政府的和非政府的国际组织也可参加此项工作。ISO 与国际电工委员会(IEC)在电工标准化方面有着密切的联系。
经技术委员会采纳的国际标准草案，分发给所有成员团体进行投票表决。国际标准的正式出版需要至少 75%的成员团体投票赞成。
国际标准 ISO 898—1 由 ISO／TC 2 紧固件技术委员会 SCI 紧固件机械性能分委员会制定。
第三版对第二版(ISO 898—1：1988)进行了删改与补充，是技术性修订。
ISO 898 总名称为“碳钢和合金钢紧固件机械性能”，包括以下部分：
——第 1 部分：螺栓、螺钉和螺柱
——第 2 部分：规定保证载荷值的螺母粗牙螺纹
——第 5 部分：紧定螺钉及类似的不受拉应力的螺纹紧固件
——第 6 部分：规定保证载荷值的螺母细牙螺纹
——第 7 部分：螺栓与螺钉的扭矩试验和最小扭矩公称直径 1～10 mm
本标准的附录A 是提示的附录。
1范围
本标准规定了由碳钢或合金钢制造的、在环境温度为 10～35℃条件下进行试验时，螺栓、螺钉和螺
柱的机械性能。
该环境温度条件下判定为符合本标准的产品，在较高或较低温度下，机械和物理性能可能不同。附录A(提示的附录)提供了高温条件下，屈服点(σs )或规定非比例伸长应力(σp0.2 )的示例。在低于该环境温度下，产品性能，尤其是冲击韧性可能发生变化，使用者应予注意。
某些紧固件，因其头部几何尺寸造成头部剪切面积小于螺纹应力截面积，可能达不到本标准关于抗拉或扭矩的要求，如沉头、半沉头和圆柱头(第 6 章)。
本标准适用的螺栓、螺钉和螺柱：
粗牙螺纹 M1.6～M39；细牙螺纹M8×1～M39×3；符合 GB/T 192 规定的普通螺纹；
符合 GB/T 193 规定的直径与螺距组合；符合 GB/T 196 规定的基本尺寸；
符合 GB/T 197 规定的公差与配合；由碳钢或合金钢制造的。
本标准不适用于紧定螺钉及类似的不受拉力的螺纹紧固件。本标准未规定以下性能要求：
可焊接性；I
耐腐蚀性(GB/T 3098.6)；
工作温度高于+300℃(对10.9级为 250℃)或低于－50℃的性能要求；
耐剪切应力；
耐疲劳性。
注：大于本章规定的极限规格，如d>39 mm，只要能符合性能等级的所有要求，则可以使用本标准的标记制度。
2 引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB/T 192—1981 普通螺纹基本牙型
GB/T 193—1981 普通螺纹直径与螺距系列(直径 1～600 mm)
GB/T 196—1981 普通螺纹基本尺寸(直径 1～600 mm)
国家质量技术监督局 2000-09-26 批准2001-02-01 实施
6B/T 3098.1—2000 —————————————————————————————————————--------
GB/T 197—1981 普通螺纹公差与配合(直径 1～355 mm)
GB/T 228—1987 金属拉伸试验方法(neq ISO 6892:1984)
GB/T 229—1 994 金属夏比缺口冲击试验方法(eqv ISO 148:1983 和 ISO 83:1976)
GB/T 230—1991 金属洛氏硬度试验方法
GB/T 231—1984 金属布氏硬度试验方法
GB/T 3098.2—2000 紧固件机械性能螺母粗牙螺纹(idt ISO 898—2:1992)
GB/T 3098.3～2000 紧固件机械性能紧定螺钉(idt ISO 898—5:1998)
GB/T 3098.6—2000 紧固件机械性能不锈钢螺栓、螺钉和螺柱(idt ISO 3506—1:1997)
GB/T 3098.13—1996 紧固件机械性能螺栓与螺钉的扭矩试验和破坏扭矩公称直径
1～10 mm(idt ISO 898—7:1992)
GB/T 4340.1—1999 金属维氏硬度试验第 1 部分:试验方法(eqv ISO 6507—1:1997)
GB/T 5277—1985 紧固件螺栓和螺钉通孔(eqv ISO 273:1979)
GB/T 5779.1—2000 紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱一般要求(idt ISO 6157—1:1988) GB/T 5779.3—2000 紧固件表面缺陷螺栓、螺钉和螺柱特殊要求(idt ISO 6157—3:1988)
3标记制度
螺栓、螺钉和螺柱性能等级的标记制度如表 1 所示。横坐标表示公称抗拉强度值σb(以N/mm2 计)，而纵坐标表示最小断后伸长率δ5(以%计)。
性能等级的标记代号，由两部分数字组成:
第一部分数字表示公称抗拉强度的 1/100(表 3 和 5.1 条)；
第二部分数字表示公称屈服点(σs )或公称规定非比例伸长应力(σp0.2 )与公称抗拉强度(σb )比值(屈强比)的 10 倍。
这两部分数字的乘积为公称屈服点的 l/10。
最小屈服点(σs min )或最小规定非比例伸长应力(σp0.2 min )和最小抗拉强度(σb min )等于或大于其公称值(表 3)。
4材料
表 2 规定了螺栓、螺钉和螺柱各性能等级的钢种和回火温度。材料的化学成分应符合有关材料标准的规定。
5机械或物理性能
在环境温度下按第 8 章规定的方法进行试验时，螺栓、螺钉和螺柱应符合表 3 规定的机械或物理性能。
6机械和物理性能的试验项目
用第 8 章规定的方法，对螺栓、螺钉和螺柱按表 4 和表 5 规定的A 类或B 类项目进行机械和物理性能试验。无论选择哪类试验，均应符合表 3 规定的全部要求。
B 类项目应尽量采用，但对拉力载荷小于 500 kN 或不适用 A 类项目的产品必须采用。
+
A 类项目适用于机械加工试件和螺杆上无螺纹部分的截面积小于螺纹的应力截面积的螺栓、螺钉和螺柱。
GB/T 3098.1—2000
表 1 坐标表示的标记制度
公称抗拉强度σb公称
N／mm2 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200 1400
7
8
9 6.8 12.9
10 10.9
12 5.8 9.8
14 8.8
最小断后伸长率δ % 16 4.8
18
20
22 5.6
25 4.6
30 3.6
屈服点与抗拉强度的关系
第二部分数字代号 .6 .8 .9
公称屈服点(σs ) 2)
×100% 或公称抗拉强度(σb )
公称规定非比例伸长应力(σp 0.2 ) 2)
×100% 公称抗拉强度(σb ) 60 80 90
注：虽然本表给出了高级别的性能等级，但并不意味着这些等级适用于所有的产品。适用的性能等级应按产品标准的规定。对非标准紧固件，尽量参照类似的标准紧固件选用。
1) 仅适用于d≤16 mm。
2) 公称数值按表 3 规定。
6
GB/T3098.1--2000
表 2 材料
性能等级
材料和热处理化学成分 % 回火温度
C P max S max B 1 ) max ℃ min
minmax
3.6 2 )
碳钢 -- O.20O.05O.06 O.003--
4.6 2 )
0.55
0.05
O.06
O.003
--
4.8 2 )
5.6 O.13O.55O.05O.06
O.003
--
5.8 2 )
O.55
O.05
0.06
6.8 2 )
8.8 3)低碳合金钢(如硼、锰或铬)，淬火并回火或中碳钢，淬火并回火 0.154)O.04O.035O.035 O.003
425
O.250.55O.035O.035
9.8
低碳合金钢(如硼、锰或铬)，淬火并回火或中碳钢，淬火并回火 0.154)O.35O.035O.035
O.003
425
O.25O.55O.035O.035
10.9 5) 6)低碳合金钢(如硼、锰或铬)，淬火并回火 O.154)O.35O.035O.035 O.003340
10.9 6)中碳钢，淬火并回火
或低、中碳合金钢(如硼、锰或铬)，淬火并回火或合金钢淬火并回火 7)O.25 O.204)O.55 0.55O.035 O.035O.035 O.035
O.003
425
O.20O.55O.035O.035 O.003
12.9 6) 8) 9)合金钢，淬火并回火 7)0.28O.50O.035O.035 O.003380
1) 硼的含量可达O.005%，其非有效硼可由添加钛和(或)铝控制。
2) 这些性能等级允许采用易切钢制造，其硫、磷及铅的最大含量为:硫O.34%;磷O.11%;铅O.35%。
3) 为保证良好的淬透性，螺纹直径超过 20 mm 的紧固件，需采用对 10.9 级规定的钢。
4) 含碳量低于O.25%(桶样分析)的低碳硼合金钢的锰最低含量为:8.8 级:O.6%;9.8、10.9 和10.9级:O.7%。
5) 该产品应在性能等级代号下增加一横线标志(第 9 章)10.9 级应符合表 3 对 10.9 级规定的所有性能，而较低的回火温度对其在提高温度的条件下，将造成不同程度的应力削弱(附录A)。
6) 用于该性能等级的材料应具有良好的淬透性，以保证紧固件螺纹截面的芯部在淬火后、回火前获得约 90%的马氏体组织。
7) 合金钢至少应含有以下元素中的一种元素，其最小含量为:铬O.30%;镍 0.30%;钼 0.20%;钒O.10%。
8) 考虑承受抗拉应力，12.9 级的表面不允许有金相能测出的白色磷聚集层。
9 )该化学成分和回火温度尚在调查研究中。
7
GB/T 3098.1—2000
表 3 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能
分项条号
机械性能和物理性能性能等级
3.6
4.64.8
5.65.8
6.88.8 1）9.8 2）10.912.9
d≤163）
mmd>163）
mm
5.1公称抗拉强度σb公称，N／mm。38008009001 0001 200
5.24）5）2
最小抗拉强度σb minN/mm332001 0401 220
5.3维氏硬度HV
F≥98 Nmin951220385
max220 6)2580435
5.4布氏硬度HB
F=30 D2min9276304366
max209 6)2383043
5.5
洛氏硬度HR
minHRB526771798289----------
HRC----------99
maxHRB95.O 6)99.5----------
HRC----3234373944
5.6表面硬度HV O．3 max7)
5.7
屈服点σ 8)，N／mm。
s公称0400480----------
min1920480----------
5.8规定非比例伸长应力
9)
σp 0.2 ，N／mm 。公称----64 080
min----64 100
5.9
保证应力S p/σs或S p/ σp 0.20.940.940.91O.93O.90O.92O.91O.910.900.88O.88 S p ，N／mm。
5.10破坏扭矩MB，N·m min按GB／T 3098.13 规定
5.11断后伸长率δ，％min2522--20--12121098
5.12断面收缩率ψ，％min--52484844
5.13楔负载对螺栓和螺钉(不包括螺柱)实物进行测试，应符合表 6 或表 8 的规定
5.14冲击吸收功A ku ，Jmin--25--3030252015
5.15头部坚固性不得断裂
5.16螺纹未脱碳层的最小高度E--1/2 H12/3 H13/4 H1
全脱碳层的最大深度G，mm--O．015
5.17再回火后的硬度回火前后硬度均值之差不大于 20 HV
5.18表面缺陷按GB／T 5779.1 或GB／T 5779.3 规定
1)因超拧造成载荷超出保证载荷时，对螺纹直径d≤16 mm 的 8.8 级螺栓，则增加了螺母脱扣的危险。推荐参考GB／T 3098.2。
2)仅适用于螺纹直径d≤16 mm。
3)对钢结构用螺栓为 12 mm。
4)最小抗拉强度适用于公称长度z≥2.5 d 的产品；最低硬度适用于长度l(如头部结构的影响)的产品。
5)对螺栓、螺钉和螺柱的实物进行楔负载试验时，应按σb min计算。
6)在螺栓、螺钉和螺柱末端测试的硬度的最大值为: 250 HV、238 HB 或 99.5 HRB。
7)表面硬度不应比芯部硬度高出 30 个维氏硬度值。10.9 级的表面硬度不应大于 390 HV O.3。
8)当不能测定屈服点σs时，允许以测量规定非比例伸长应力σp 0.2代替。4.8、5.8 和 6.8 级的σs值仅为计算用，不是试验数值。
9)按性能等级标记的屈强比和规定非比例伸长应力σp 0.2适用于机械加工试件。因受试件加工方法和尺寸的影响，这些数值与螺栓和螺钉实物测出的数值是不相同的。
表 4 试验项目1)索引
尺寸螺纹直径d≤3mm 或长度l验收用试验○ ●
1)见表 5。
2)亦包括特殊头型或杆部结构比螺纹截面强度更弱的螺栓和螺钉。
表 5 验收用A 类和B 类试验项目 (本程序适用于机械性能而不适用于化学性能)
7最小拉力载荷和保证载荷
最小拉力载荷和保证载荷按表 6～表 9 规定。
螺纹规格 d
螺纹的应力截面积As1)
表 6 最小拉力载荷——粗牙螺纹
性能等级
3.6
4.64.8
5.65.8
6.88.89.810.912.9
mm2最小拉力载荷(As×σb min )，N
M3 M3.5
M4
5.03
6.78
8.78
1 660
2 010 2 110 2 510 2 620
3 020
4 020 4 530
5 230
6 140
2 240 2 710 2 850
3 390 3 530
4 070
5 420
6 100
7 050
8 270
2 900
3 510 3 690
4 390 4 570
5 270 7 020 7 900 9 130 10 700
M5 M6 M7
14.2
20.1
28.9
4 690
5 680 5 960 7 100 7 380 8 520 11 350 12 800 14 800 17 300
6 630 8 040 8 440 10 000 10 400 12 100 16 100 18 100 20 900 24 500
9 540 11 600 12 100 14 400 15 000 17 300 23 100 26 000 30 100 35 300
M8
36.6
12 100 14 600 15 400 18 300 19 000 22 000 29 200
32 900 38 100 44 600
MIO M12
58
84.3
19 100 23 200 24 400 29 000 30 200 34 800 46 400 52 200 60 300 70 800
27 800 33 700 35 400 42 200 43 800 50 600 67 4002) 75 900 87 700 103 000 M14
115
38 000 46 000 48 300 57 500 59 800 69 000 92 0002) 104 000 120 000 140 000
M16
157
51 800 62 800 65 900 78 500 81 600 94 000
125 0002) 141 000 163 000 192 000
M18
192
63 400 76 800 80 600 96 000 99 800 115 000 159 000
--
200 000 234 000
M20 M22 M24
245
303
353
80 800 98 000 103 000 122 000 127 000 147 000 203 000 100 000 121 000 127 000 152 000 158 000 182 000 252 000
116 000 141 000 148 000 176 000 184 000 212 000 293 000
--
--
--
255 000 299 000
315 000 370 000
367 000 431 000
M27 M30 M33
459
561
694
152 000 184 000 193 000 230 000 239 000 275 000 381 000
185 000 224 000 236 000 280 000 292 000 337 000 466 000
229 000 278 000 292 000 347 000 361 000 416 000 576 000
--
--
--
477 000 560 000
583 000 684 000
722 000 847 000
M36 M39
817
976
270 000 327 000 343 000 408 000 425 000 490 000 678 000
322 000 390 000 410 000 488 000 508 000 586 000 810 000
--
--
850 000 997 000 1020000 1200000
1) As 的计算见 8.2 条。
2) 对钢结构用螺栓，分别以 70 000 N、95 500 N 和 130 000 N 代替。
10
螺纹规格d×P 1）
螺纹的应力截面积
1） s
表 7 保证载荷——粗牙螺纹
性能等级
3.6
4.64.8
5.65.8
6.88.89.810.912.9
Mm2保证载荷(A。×S)，N
M3 M3.5
M4
5.03
6.78
8.78
910 1 130 1 560
1 220 1 530
2 100
1 580 1 980
2 720
1 410
1 900
2 460
1 910
2 580
3 340
2 210 2 920
3 270
4 180 4 880
2 980
3 940
4 410
5 630
6 580
3 860 5 100 5 710 7 290 8 520
M5 M6 M7
14.2
20.1
28.9
2 560
3 200
4 400
3 620
4 520 6 230
5 200
6 500 8 960
3 980
5 630
8 090
5 400
7 640
11 000
6 250 8 230 9 230 11 800 13 800 8 840 11 600 13 100 16 700 19 500
12 700 16 800 18 800 24 000 28 000 M8
36.6
6 590 8 240 11 400
10 200
13 900
16 100 21 200
23 800 30 400 35 500
M10
58
10 400 13 000 18 000
16 200
22 000
25 500 33 700 37 700 48 100 56 300 M12
84.3
15 200 19 000 26 100
23 600
32 000
37 100
48 9002)
54 800 70 000 81 800
M14
115
20 700 25 900 35 600
32 200
43 700
50 600
66 7002) 74 800 95 500 112 000 M16
157
28 300 35 300 48 700
44 000
59 700
69 t00
91 0002)
102 000 130 000 152 000
M18
192
34 600 43 200 59 500
53 800
73 000
84 500 115 000
--
159 000 186 000
M20
245
44 100 55 100 76 000
68 600
93 100 1 08 000 147 000 --
203 000 238 000
M22 M24
303
353
54 500 68 200 93 900
63 500 79 400 109 000
84 800
98 800
115 000
134 000
133 000 182 000
155 000 212 000
--
--
252 000 294 000
293 000 342 000
M27 M30 M33
459
561
694
82 600 103 000 142 000 101 000 126 000 174 000 125 000 156 000 215 000
128 000
157 000
194 000
174 000
213 000
264 000
202 000 275 000
247 000 337 000
305 000 416 000
--
--
--
381 000 445 000
466 000 544 000
576 000 673 000
M36 M39
817
976
147 000 184 000 253 000
176 000 220 000 303 000
229 000
273 000
310 000
371 000
359 000 490 000
429 000 586 000
--
--
678 000 792 000
810 000 947 000
1) A。的计算见 8.2 条。
2) 对钢结构用螺栓，分别以 50 700 N、68 800 N 和 94 500 N 代替。
11
表 8 最小拉力载荷——细牙螺纹
螺纹规格d×P 1）螺纹的应
力截面积 A 1）
s
Mm2性能等级
3.6
4.6 4.8
5.6 5.8
6.8 8.8 9.8 10.9 12.9
最小拉力载荷(As×σb min)，N
M8×1
M10×1 M10×1.25 39.2
64.5
61.2 12 900
21 300
20 200 15 700
25 800
24 500 16 500
27 100
25 700 19 600
32 300
30 600 20 400
33 500
31 800 23 500
38 700
36 700 31 360
51 600
49 000 35 300
58 100
55 100 40 800
67 100
63 600 47 800
78 700
74 700
M12×1.25 M12×1.5
M14×1.5 2.1
8.1
125 30 400
29 100
41 200 36 800
35 200
50 000 38 700
37 000
52 500 46 100
44 100 62 500 47 900
45 800
65 000 55 300
52 900
75 000 73 700
70 500
100 000 82 900
79 300
112 000 95 800
91 600
130 000 12 400
7 500
2 000
M16×1.5 M18×1.5
M20×1.5 167
216
272 55 100
71 300
89 800 66 800
86 400
109 OOO 70 100
90 700
114 000 83 500
108 000
136 000 86 800
112 000
141 000 100 000
130 000
163 000 134 000
179 000
226 000150 000
―
― 174 000 225 000 283 000 204 000
264 000
M22×1.5 M24×2 M27×2 333
384
496 110 000
127 000
164 000 133 000 154 000
198 000 140 000 161 000
208 000 166 000 192 000
248 000 173 000 200 000
258 000 200 000 230 000
298 000 276 000 319 000
412 000―
―
― 346 000
399 000
516 000 406 000 469 000
605 000
M30×2 M33×2
M36×3 621
761
865 205 000
251 000
285 000 248 000 304 000
346 000 261 000 320 000
363 000 310 000 380 000
432 000 323 000 396 OOO
450 000 373 000 457 000
519 000 515 000 632 OOO
718 000－
－
－ 646 000
1、紧固件六角头螺栓、等长双头螺栓、全螺纹及螺栓螺母、螺柱螺纹未端采用GB两倒角端型式。 2、紧固件规格 管法兰用紧固件规格采用：M10、M14、M16、M20、M22、M24、M27、M30、M33、M36*3、M39*3、M45*3、M48*3、M56*3、M64*3、M70*3、M76*3、M90*3。 常用紧固件用规格符合GB5782要求及GB901-B级规定。 ３、机械性能 采用GB3098.1 螺栓8.8级；螺母8级。 采用中国石油化工行业标准： 螺栓、螺柱采用：35#、40CR、30CRMO、35CRMOA、25CR2MOVA材料牌号。 螺母采用：25#、40CR、35CRMOA、25CR2MOVA等材料牌号。 其它机械性能指标： 指标强度在800MPa-900MPa以上。 屈服强度在640MPa-720MPa以上。 伸长率在12-15%以上。 硬度HRC25-35%。 2008-4-22 9:46:17 标准紧固件网 紧固件材料 一、目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、铜三种材料。 （一）碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。 1、低碳钢C%≤0.25% 国内通常称为A3钢。国外基本称为1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。（注：钻尾钉主要用1022材料。） 2、中碳钢0.25%
螺栓性能等级的含义 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、 8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级 4.6级的螺栓， 其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达 400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9; 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8公称抗拉强度800N/MM2公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的, X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） 如4.8级 则此螺栓的抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320Mpa 根据有关资料，M8螺栓8.8级可承受最小拉力为29300N，约2989.8KG，单个的也是这么多。 这些数据在机械手册上都是可以查到的，它的计算公式如下：最小拉力载荷：F＝AsX最小抗拉强度
英制（SAE J429）螺栓所用材料： 英制螺栓（SAE J429）的机械性质：
英制螺栓（ASTM A449）的化学成份和机械性质： 配合的螺帽为ASTM A563中的产品： These values are the as the over-tapping required for zinc coated nuts in Specification ASTM A563 1/4至1-1/2英寸普通产品配合的螺帽为ASTM A563的B普通螺帽（hex）；1-1/2至3 英寸普通产品配合的螺帽为ASTM A563的A重型螺帽（heavy hex）；1/4至3英寸镀锌 产品配合的螺帽为ASTM A563的DH重型螺帽（heavy hex） 英制螺栓（ASTM A307）的化学成份和机械性质：
①Resulfurized steel is not subject to rejection based on product analysis for sulfur 配合的螺帽为ASTM A563中的产品： 1/4至1-1/2英寸普通产品配合的螺帽为ASTM A563的A 普通螺帽（hex）；1-1/2至4 英寸普通产品配合的螺帽为ASTM A563的A重型螺帽（heavy hex）；1/4至4英寸镀锌产 品配合的螺帽为ASTM A563的A重型螺帽（heavy hex） 英制螺栓（ASTM A354）的化学成份和机械性质：
These values are the as the over-tapping required for zinc coated nuts in Specification ASTM A563译文：这些值为镀锌产品的要求，在ASTM A563中对螺帽有具体要求。 英制螺栓（ASTM A193）的机械性质：
西南科技大学 《机械设计》习题库 四、计算题 1、图示，螺栓刚度为c 1，被联接件刚度为c 2，已知c 2＝8c 1，预紧力F ＇＝1000N ，轴向工作载荷F ＝1100N 。 试求； ⑴螺栓所受的总拉力F 0； ⑵被联接件中的剩余预紧力F ” 。 F F F ＇ F ＇ 2、图示，为一对正安装的圆锥滚子轴承。已知：作用在轴上的外载荷为M =450kN ·mm ，F R =3000N ， F A =1000N ，方向如图所示。 试求：⑴在插图二上，标出两轴承所受的派生轴向力S 1 和S 2的方向； ⑵求出派生轴向力S 1 和S 2的大小； ⑶计算轴承所受的实际轴向力A 1和A 2。 （提示：派生轴向力S 与轴承所受的径向支反力R 的关系为：S =0.25R ）
3、夹紧联接如插图一所示，已知夹紧联接柄承受载荷Q ＝600N ，螺栓个数Z ＝2，联接柄长度L ＝300mm ， 轴直径d ＝60mm ，夹紧结合面摩擦系数f ＝0.15，螺栓的许用拉应力[σ]＝58.97MPa 。 试求； ⑴计算所需要的预紧力F ’ ⑵确定螺栓的直径 （提示：“粗牙普通螺纹基本尺寸”见表） 表 粗牙普通螺纹基本尺寸 （GB196-81） mm 4、如图所示,某轴用一对反装的7211AC 轴承所支承,已知作用在轴上的径向外载荷F R =3000N, 作用在轴上的轴向外载荷F A =500N,方向如图所示。载荷系数f p =1.2。 试求: ⑴安装轴承处的轴颈直径是多少？ ⑵标出两轴承各自的派生轴向力S 1、S 2的方向。 ⑶计算出两轴承各自的派生轴向力S 1、S 2的大小。 ⑷计算出两轴承所受的实际轴向力A 1、A 2的大小。 ⑸两轴承各自所受的当量动负荷P 1、P 2的大小。 提示：派生轴向力S 与轴承所受的径向支反力R 的关系为：S=0.7R ； e=0.7；当A/R ≤e 时，X=1，Y=0；当A/R ＞e 时，X=0.41,Y=0.87。 当量动负荷计算公式为：P=f p(XR+YA) F R L L 3 ① ② F A
8.8级螺栓的含义是螺栓强度等级标记代号由“?”隔开的两部分数字组成。标记代号中“?”前数字部分的含义表示公称抗拉强度，碳钢：公制螺栓机械性能等级可分为：3.6、4.6、4.8、5.6、5.8、6.8、8.8、9.8 、13.5 1 、螺栓材质公称抗拉强度达800MPa级；（第一个8） 2、螺栓材质的屈强比值为0.8；（第二个8就是0.8） 3、螺栓材质的公称屈服强度达800×0.8=360MPa级 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如：性能等级8.8级的螺栓，其含义是：1、螺栓材质公称抗拉强度达800MPa级；2、螺栓材质的屈强比值为0.8；3、螺栓材质的公称屈服强度达800×0.8=640MPa级 强度等级所谓8.8级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa 8.8级螺栓材质 性能等级8.8级高强度螺栓，其材质经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达640MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.8； 3、螺栓材质的公称屈服强度达640×0.8=800MPa级 4、 8.8级六角螺栓选用材质 1035ACR(M10以下)1040ACR（M12以上）CH38F 1045ACR 1039 10B21 10B33 1 0B38 5、 8.8级内六角螺栓选用材质 CH38F 1039 10B21（M10-M12）10B33（M14）10B38（M12-M24）10B21 103 5ACR(M10 以下)1040ACR（M12 以上） 碳钢产品所使用的盘元： 序号种类可选用的材质 1 4.8级六角螺栓 1008K 1010 1015K 2 6.8级六角螺栓 1032 1035 1040 CH38F 1039 3 8.8级六角螺栓 1035ACR(M10以下)1040ACR（M12以上）CH38F 1045ACR 1039 10B2 1 10B33 10B38 4 8.8级内六角螺栓 CH38F 1039 10B21（M10-M12）10B33（M14）10B38（M12-M24）1 0B21 5 10.9级六角螺栓 1045ACR 10B38 6 │8│级螺帽 1008K 1010 7 8级螺帽 1015(M<16) CH38F (M≥16) 8 10级螺帽 CH38F 1039 10B21 10B33 9 12级螺帽 1039 10B21 10B33 10B38 10 马车螺丝 1008 1010 1015 11 六角缘凸螺栓 CH38F 1039 10B21 10B33 10B38 12 六角木螺丝 1008K 1010 13 自攻钉、墙板钉 钻尾钉、夹板钉 1018 1022 CH22A 14 机螺钉家俱螺丝 1008 1010
紧固件 幕墙构件是由面板、铝合金建筑型材拼合连接成基本构件后，运到工地通过安装形成幕墙体系。因此，在幕墙制作、安装过程中连接占有重要地位，任何幕墙结构都会遇到连接问题。 幕墙构件连接，除隐框幕墙结构装配组件玻璃与铝框的连接采用硅酮密封胶胶接外，通常用紧固件连接。紧固件把两个以上的金属或非金属构件连接在一起，连接方法分不可拆卸连接和可拆卸连接两类。铆合属于不可拆卸连接，螺纹连接属于可拆卸连接，使用这类连接的构件可以自由拆卸，使用方便。 紧固件有普通螺栓、螺钉、螺柱和螺母，不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母以及抽芯铆钉。 (一) GB/T3098.1—2000《紧固件机械性能、螺栓、螺钉和螺柱》规定了碳钢或合金钢制造的螺栓、螺钉和螺柱的机械性能 1螺栓、螺钉和螺柱各性能等级的钢种和回火温度见表2-57。 表2-57
2.螺栓、螺钉和螺柱的机械物理性能见表2-58。 表2-58 螺栓、螺钉和螺柱的机械和物理性能 1．螺纹紧固件应力截面积值 GB/T16823.1—1997《螺纹紧固件应力截面积和承载面积》对螺纹紧固件应力截面积值作了规定见
表2-59。 表2-59 注：应力截面积A s 用于螺栓抗拉、抗剪强度验算；内径d1 用于拉杆抗拉强度验算。
GB/T3098.2—2000《紧固件机械性能螺母粗牙螺纹》规定了螺母的材料和机械性能。 1．材料的化学成分应符合表2-60的规定。 表2-60 2．螺母的机械性能应符合表2-61的规定。 表2-61 机械性能
GB/T3098.4—2000《紧固件机械性能螺母细牙螺纹》规定了螺母的机械性能。1．材料见表2-57。 2．螺母的机械性能应符合表2-62的规定 表2-62 机械性能
钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如： 性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9GPa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） 如4.8级 则此螺栓的抗拉强度为：400MPa；屈服强度为：400*8/10=320MPa。 另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释 度量：当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量：（10进制）1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量：（8进制）1英寸=8英分1英寸=25.4 mm 3/8￠￠×25.4 =9.52 3、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如：4#，5#，6#，7#，8#，10#，12# 螺纹 一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类： （一）、普通螺纹：牙形为三角形，用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。 （二）、传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。 （三）、密封螺纹：用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。 二、螺纹配合等级： 螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。 （一）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级：1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧。在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。等级数目越大公差越小。 1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。 2、2A和2B级，是英制系列机械紧固件规定最通用的螺纹公差等级。 3、3A和3B级，旋合形成最紧的配合，适用于公差紧的紧固件，用于安全性的关键设计。
《机械设计实验指导书》 徐双满洪建平编 王青温审 机械工程实验教学中心 2011年 2月
螺栓联接实验指导书 一．实验目的 1．掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。 2．掌握求联接件（螺栓）刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。 3．了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。 二．实验设备 图1—1为螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。 １．螺栓联接实验机的主要实验参数如下: 1)．螺栓材料为45号钢，弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2，螺栓杆直径d=10mm ，有效变形计算长度L 1=130mm 。 2）．套筒材料为45号钢，弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2，两件套筒外径分别为D=31和32，径为D 1=27.5mm ，有效变形计算长度L 2=130mm.。 2．仪器 1）YJ-26型数字电阻应变仪。 2）YJ-26型数字电阻应变仪。 3）PR10-26型预调平衡箱。
ΔF Dn λb λm λ λm ’ θn λ F θ0 D0 Q p F Q p Q 图4－３ 力－变形协调图 图4－２ LBX-84型实验机结构图 1-加载手轮 2-拉杆 3-测力计百分表 4-测力环 5-套筒 6- 电阻应变片 7-螺栓 8-背紧手轮 9-予紧手轮 三．实验原理 1．力与变形协调关系 在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4－3所示。当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴 向工作载荷F 作用，其拉力由预紧力Ｑp 增加到总拉力Q ，被联接件的压紧力Q p 减少到剩余预紧力Q ˊp ，这时，螺栓伸长变形的增量Δλ1，等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2，即Δλ1=Δλ2=λ，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调图。 知道了力和变形的大小便可计算出连接副的刚度的大小，即力与变形之比Q/λ称
1 I I 螺拴，螺钉和螺柱的性能等级和机械性能（摘自GB3089. 1-82） 注：1?本喪适用于由硃铜或合金钢制造的，任何形狀的、幌纹直径^3-33nm的蝮栓、螺钉和蝮柱口不适用于紧定蝮钉. 瓦性能等级的标记代号由隔开的两部分数字组成：第一部分数字＜前）表示公称抗拉强度tei/wo?第二韶分数字（“严右）表示公称屈服点或仝称屈服强应2公称抗拉强度比值（屈服比）的“倍. 3.由低碳马氏悴钢制造的产品，应在性能等级代号下加一横绻即春壬皿 ￡9. 8级仅适用于螺纹直径＜16m的规格. 巧?规定性能等级餉螺栓、螺母在團纸中貝注出性能等级，不应标出药吋牌号.
钢结构连接用螺栓性能等级分 3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9 等10 余个等级，其中8.8 级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如： 性能等级 4.6 级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa 级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6 ； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400刈.6=240MPa级 性能等级10.9 级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa 级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000X0.9=900MPa级螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8 级和10.9 级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa 和10.9GPa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100* （Y/10 ）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10 ）如 4.8 级则此螺栓的抗拉强度为：400MPa ；屈服强度为：400*8/10=320MPa 2 / 3
【例1】 图示方形盖板用四个螺钉与箱体连接，盖板中心O 点的吊环受拉力F Σ=8kN 。试完成：（1）取残余预紧力F 1为工作拉力的0.8倍，求螺钉的总拉力F 2；（2）如果已知M6螺钉的d 1＝4.917mm ， [σ]=260MPa ，试校核螺钉组的强度。 F ∑ 4-M6 200 600 解：（1）求各螺钉的工作拉力：F=F Σ/n =8/4=2kN （2）求各螺钉的残余预紧力：F 1=0.8F =1.6kN （3）求各螺钉的总拉力：F 2=F 1+F =3.6kN （4）校核螺钉的强度：[]σπσ<=??== 246.59MPa 917 .414.300362.55.22212d F 该螺钉组满足强度条件
【例2】 如图所示，两根梁用8个5.6级普通螺栓与两块钢盖板相联接。梁受到拉力F =32kN ，摩擦系数f =0.2，安全系数S =1.5，防滑系数K S =1.2，控制预紧力，试确定所需螺栓的小径。 F F 解：（1）求螺栓的预紧力：N 240002 42.0320002.10=???=≥ fzi F K F s （2）求螺栓的许用拉应力 屈服极限：MPa s 3001006.05=??=σ 许用拉应力：[]200MPa 5.1/300/===S S σσ （3）求螺栓的小径 []mm 1.14200 14.3240002.52.50 1=??=≥σπF d
【例3】 起重卷筒与大齿轮用6个普通螺栓连接在一起，如图所示。已知卷筒直径D =600mm ，螺栓分布圆直径D 0=800mm ，接合面间的摩擦系数f =0.15，防滑系数K s =1.2，起重钢索拉力Q =40kN ，螺栓材料的许用拉应力[σ]=80Mpa ，试求螺栓小径。 解：（1）求起重卷筒传递的扭矩：T =QD /2=40000×600/2=1.2×106 N.mm （2）求预紧力：N 4000400 615.0102.12.16s 0=????=≥fzr T K F （3）求螺栓直径：[]mm 1.912014.340002.52.50 1=??=≥σπF d Q D 0 D
螺栓螺母性能等级简介 螺栓性能等级的含义 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级 是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） =============== 如4.8级 则此螺栓的 抗拉强度为：400MPa 屈服强度为：400*8/10=320MPa =================
另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释 度量 当今世界上长度计量单位主要有两种，一种为公制，计量单位为米（m）、厘米（cm）、毫米（mm）等，在欧州、我国及日本等东南亚地区使用较多，另一种为英制，计量单位主要为英寸（inch），相当于我国旧制的市寸，在美国、英国等欧美国家使用较多。 1、公制计量：（10进制） 1m =100 cm=1000 mm 2、英制计量：（8进制） 1英寸=8英分 1英寸=25.4 mm 3/8￠￠×25.4 =9.52 3、1/4￠￠以下的产品用番号来表示其称呼径，如： 4#， 5#， 6#， 7#， 8#， 10#， 12# 螺纹 一、螺纹是一种在固体外表面或内表面的截面上，有均匀螺旋线凸起的形状。根据其结构特点和用途可分为三大类： （一）、普通螺纹：牙形为三角形，用于连接或紧固零件。普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙螺纹两种，细牙螺纹的连接强度较高。 （二）、传动螺纹：牙形有梯形、矩形、锯形及三角形等。 （三）、密封螺纹：用于密封连接，主要是管用螺纹、锥螺纹与锥管螺纹。二、螺纹配合等级： 螺纹配合是旋合螺纹之间松或紧的大小，配合的等级是作用在内外螺纹上偏差和公差的规定组合。 （一）、对统一英制螺纹，外螺纹有三种螺纹等级：1A、2A和3A级，内螺纹有三种等级： 1B、2B和3B级，全部都是间隙配合。等级数字越高，配合越紧。在英制螺纹中，偏差仅规定1A和2A级，3A级的偏差为零，而且1A和2A级的等级偏差是相等的。 等级数目越大公差越小。 1、1A和1B级，非常松的公差等级，其适用于内外螺纹的允差配合。
第四章常用紧固件材料与机械性能标准 一、紧固件常用材料分类： 目前市场上标准件主要有碳钢、不锈钢、黄铜、铝合金四种材料。 1.碳钢。我们以碳钢料中碳的含量区分低碳钢，中碳钢和高碳钢以及合金钢。 1.1低碳钢C%≤0.25% 国内通常称为A3钢。国外基本称为1008，1015，1018，1022等。主要用于4.8级螺栓及4级螺母、小螺丝等无硬度要求的产品。（注：钻尾钉主要用1022材料。） 1.2中碳钢0.25%
dFˊ=20000N,预紧力M16普通螺栓，小径轴向工作=14.376mm, 1. 用于紧联接的一个1FCC=4×10N/mm,10N/mm,载荷被联接件刚度=10000N,螺栓刚度螺栓材料=1 ×66mb的许用应力[σ]=150N/mm。2F 1）计算螺栓所受的总拉力（（2）校核螺栓工作时的强度。 6101?C b??0.2） 1. 解（1610)?1?4C?C(mb C??b FF??FF???F 0C?C mb………………（5分）=20000+0.2×10000=22000N 1.3F1.3?22000?0?? (2)??ca??22376.?d14 ???………………（5=176.2N/mm>分）2 2.图c所示为一托架，20kN的载荷作用在托架144 宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算: F′该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力至少应大于多少？（接合面的1) 抗弯剖面模量W=12.71×10mm）（7分）36F′′要保证6956N，计算该螺栓所需预紧力2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F ′F。（3、所受的总拉力分）0
（1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力情况分解成下图所示的受轴向载荷Q和受倾覆力矩M的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。 1分）：（（2）计算受力最大螺栓的工作载荷F20000Q)(5000:使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为Q NF???14Z使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，值为：M倾覆力矩6Ml?227.5?610max?6593.?41(?FN)2 ?l i1?i 245.227?42
高强螺栓性能表 螺栓螺母性能表 1 钢结构用高强度螺栓连接副型号、规格、性能等级 类型名称性能等级规格连接副组成 GB/T1228-91 钢结构用高强度大六角头螺栓10.9S 8.8S M12-M30 一件螺栓；一件螺母；二件垫圈 GB/T1229-91 钢结构用高强度大六角螺母 GB/T1230-91 钢结构用高强度垫圈 GB/T1231-91 钢结构用高强度大六角头螺栓、 大六角螺母、垫圈技术条件 GB/T3632-1995 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副10.9S M16-M24 一件螺栓；一件螺母；二件垫圈GB/T3633-1995 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件 2 材料 类型性能等级螺纹规格选用材料 螺栓10.9S M12~M24 20MntiB M27~M30 35VB 8.8S M12~M16 35# M20~M24 20MnTib M27~M30 35VB 螺母8H10H M12~M30 35# 垫圈35~45 HRC 12~30 45# 材料的化学成分 材料C% Si% Mn% Ti% V% B% P% S% 20MnTiB 0.17~0.24 0.17~0.37 1.30~1.60 0.04~0.10 0 0.0005~0.0035 ≤0.035 ≤0.035 35VB 0.31~0.37 0.17~0.37 0.50~0.90 0 0.05~0.12 0.001~0.004 ≤0.04 ≤0.04 35# 0.32~0.40 0.17~0.37 0.50~0.90 0 0 0 ≤0.035 ≤0.035 45# 0.42~0.50 0.17~0.37 0.50~0.90 0 0 0 ≤0.035 ≤0.035 3 机械性能 3-1 螺栓机械性能 材料试件机械性能 性能等级抗拉力强度 σb MPa 屈服度σ0.2 MPa 伸长率δ5 % 收缩率ψ
第1章机械设计概论 思考题 1. 什么是部件？什么是零件？什么是构件？什么是通用零件？什么是专用零件？机械设计课程研究的是哪 类零件？从哪几个方面来研究这类零件？ 2. 机械设计应满足哪些基本要求？机械零件设计应满足哪些基本要求？ 3. 机械设计的一般步骤是怎样的？ 第2章机械零件的工作能力和计算准则填空题 1. 在压力作用下，以点、线相接触的两物体在接触处产生的应力称为应力。 2. 零件在变应力作用下的强度计算属于强度计算，它不同于静强度计算。 3. 零件的计算载荷与名义载荷的关系是。 4. 零件的名义载荷是指载荷。 5. 零件的实际载荷与计算载荷的差异对零件的强度影响，将在中考虑。 二、简答与思考题 1. 解释下列名词：静载荷、变载荷、稳定循环变载荷、动载荷、工作载荷、额定载荷、计算载荷、静应 力、变应力、疲劳及疲劳极限。静载荷是否一定产生静应力？变载荷是否一定产生变应力？ 2. 什么是变应力的循环特性r？对于静应力、脉动循环变应力和对称循环变应力，其r值各等于多少？ 3. 在一定的循环特性r下工作的金属试件，其应力循环次数与疲劳极限之间有怎样的内在联系？怎样区分 试件的无限工作寿命和有限工作寿命？怎样计算在有限寿命下工作的试件的疲劳极限？ 4. 两个曲面形状的金属零件相互压紧，其表面接触应力的大小由哪些因素确定？如果这两个零件的材料、 尺寸都不同，其相互接触的各点上彼此的接触应力值是否相等？ 三、计算题 1. 图示为对心直动滚子从动件凸轮机构。从动件顶端承受压力F=12kN。当压力角α达到最大值αmax=250 时，相应的凸轮轮廓在接触点上的曲率半径为R=75mm。已知：滚子半径r=15mm，凸轮与滚子的宽度b=20mm；两者材料的弹性模量和泊松比均为E=2.1×105Mpa和μ=0.3；许用接触应力[σ]H=1500Mpa。试校核凸轮与滚子的表面接触强度。
螺栓的性能等级 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如： 性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级 性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 强度等级所谓8.8级和10.9级是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9GPa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 8.8级螺栓的前一个8的含义是每平方毫米的抗拉强度是800牛也就是80公斤的拉力，后一个八的意思是8.8级产品的屈服点为6400N/mm2 。 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的，X*100=此螺栓的抗拉强度，X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度（因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） 如4.8级则此螺栓的抗拉强度为：400MPa；屈服强度为：400*8/10=320MPa。另：不锈钢螺栓通常标为A4-70，A2-70的样子，意义另有解释螺纹预紧力是根据材料屈服强度δs算出来的，8.8级的δs=640MPa，4.8级δs=320MPa 根据杆件受力情况,确定螺栓的直径;选择螺栓材质时,可考虑,一般螺栓有 3.6 4.6 4.8 5.8 6.8 8.8 10.9 12.9等几个等级,根据连接的重要程度进行选择,重要的钢结构选择10.9级或12.9级,一般钢结构选择8.8级就可以啦,一般8.8级以下为普通螺栓材质为20或35号钢,8.8级以上的材质为45或40Cr经调质处理
1. 用于紧联接的一个M16普通螺栓，小径d 1=14.376mm, 预紧力F ˊ=20000N,轴向工作载荷F =10000N,螺栓刚度C b =1 ×106N/mm,被联接件刚度C m =4×106N/mm,螺栓材料的许用应力[σ]=150N/mm 2; （1）计算螺栓所受的总拉力F （2）校核螺栓工作时的强度。 1. 解 （1） 2.010)41(1016 6 =?+?=+m b b C C C =20000+0.2×10000=22000N ………………（5分） (2) () 2210 376.144220003.143.1??==ππ σd F ca =176.2N/mm 2>[]σ ………………（5分） 2.图c 所示为一托架，20kN 的载荷作用在托架宽度方向的对称线上，用四个螺栓将托架连接在一钢制横梁上，螺栓的相对刚度为0.3，螺栓组连接采用普通螺栓连接形式，假设被连接件都不会被压溃，试计算: 1) 该螺栓组连接的接合面不出现间隙所需的螺栓预紧力F′ 至少应大于多少？（接合面的抗弯剖面模量W=12.71×106mm 3）（7分） 2）若受力最大螺栓处接合面间的残余预紧力F ′′ 要保证6956N ， 计算该螺栓所需预紧力F ′ 、所受的总拉力F 0。（3分） （1）、螺栓组联接受力分析：将托架受力 情况分解成下图所示的受轴向载荷Q 和受倾覆力矩M 的两种基本螺栓组连接情况分别考虑。 （2）计算受力最大螺栓的工作载荷F ：（1分） Q 使每个螺栓所受的轴向载荷均等，为:)(50004 200001N Z Q F === 倾覆力矩M 使左侧两个螺栓工作拉力减小；使右侧两个螺栓工作拉力增加，值为：)(41.65935.22745.22710626412 max 2N l Ml F i i =???==∑= 显然，轴线右侧两个螺栓所受轴向工作载荷最大，均为： (3)根据接合面间不出现间隙条件确定螺栓所需的预紧力F ’：
1、一方形盖板用四个螺栓与箱体连接，其结构尺寸如图所示。盖板中心O 点的吊环受拉力F Q =20000N ，设剩余预紧力F ″=0.6F, F 为螺栓所受的轴向工作载荷。试求： （1）螺栓所受的总拉力F 。，并计算确定螺栓直径（螺栓材料为45号钢，性能等级为6.8级）。（2）如因制造误差，吊环由O 点移到O ′点，且 OO ′=52mm,求受力最大螺栓所受的总拉力F 。，并校核（1）中确定的螺栓的强度。 解题要点： （1）吊环中心在O 点时： 此螺栓的受力属于既受预紧力F ′作用又受轴向 工作载荷F 作用的情况。根据题给条件，可求出 螺栓的总拉力： F 0=F ″+F=0.6F+F=1.6F 而轴向工作载荷F 是由轴向载荷F Q 引起的，故有： 题15—7图 N N F F Q 50004 20000 4 == = ∴N N F F 800050006.16.10=?== 螺栓材料45号钢、性能等级为6.8级时，MPa s 480=σ ，查表11—5a 取S=3，则 σσ=][s /S=480/3MPa=160MPa ,故 [] mm mm F d 097.9160 8000 3.143.140 1=???= ?≥ πσπ 查GB196-81，取M 12（d 1=10.106mm ＞9.097mm ）。 （2）吊环中心移至O′点时： 首先将载荷F Q 向O 点简化，得一轴向载荷F Q 和一翻转力矩M 。M 使盖板有绕螺栓1和3中心连线翻转的趋势。 mm N mm N O O M F Q ?=??='?= 4.1414212520000 显然螺栓4受力最大，其轴向工作载荷为 N N r M F F F F Q M Q 550010010024.14142142000024 4 22=??? ? ??++=+ = += ∴ N N F F 880055006.16.10=?== ∴ []MPa MPa MPa d F e 1606.1424 /106.108800 3.14 /3.12210 =<=??= = σππσ 故吊环中心偏移至O ′点后，螺栓强度仍足够。 分析与思考： （1）紧螺栓连接的工作拉力为脉动变化时，螺栓总拉力是如何变化的？试画出其受力变形图，并加以说明。 答：总拉力F F F C C C F F +''=++ '=2 11 ，受力变形图见主教材图11-16。
常用螺栓的标准及规格表 国家标准规定了螺纹规格为M3~M64,A和B级的六角头螺栓.A级用于D<=24和L<=10D或L<=150mm(按较小值)的螺栓;B级用于D>24或L>10D或L>150(按较小值)的螺栓 外六角螺栓尺寸规格(如图) 钢结构连接用螺栓性能等级分3.6、4.6、4.8、5.6、6.8、8.8、9.8、10.9、12.9等10余个等级，其中8.8级及以上螺栓材质为低碳合金钢或中碳钢并经热处理（淬火、回火），通称为高强度螺栓，其余通称为普通螺栓。螺栓性能等级标号有两部分数字组成，分别表示螺栓材料的公称抗拉强度值和屈强比值。例如，性能等级4.6级的螺栓，其含义是： 1、螺栓材质公称抗拉强度达400MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.6； 3、螺栓材质的公称屈服强度达400×0.6=240MPa级性能等级10.9级高强度螺栓，其材料经过热处理后，能达到： 1、螺栓材质公称抗拉强度达1000MPa级； 2、螺栓材质的屈强比值为0.9； 3、螺栓材质的公称屈服强度达1000×0.9=900MPa级 螺栓性能等级的含义是国际通用的标准，相同性能等级的螺栓，不管其材料和产地的区
别，其性能是相同的，设计上只选用性能等级即可。 常用螺丝规格表
强度等级所谓8.8级和10.9级 是指螺栓的抗剪切应力等级为8.8GPa和10.9Gpa 8.8 公称抗拉强度800N/MM2 公称屈服强度640N/MM2 一般的螺栓是用"X.Y"表示强度的， X*100=此螺栓的抗拉强度， X*100*（Y/10）=此螺栓的屈服强度 （因为按标识规定：屈服强度/抗拉强度=Y/10） =============== 如4.8级 则此螺栓的