螺栓连接与螺栓组强度计算

受拉紧螺栓当量应力（1.3 系数）、螺栓组转矩/倾覆力矩逐颗受力校核

螺栓强度计算器怎么用

单个受拉紧螺栓：选规格和强度等级，填工作拉力 F 和残余预紧力 F1，立即得总拉力 F0、当量应力 σeq=1.3F0/As 和屈服利用率数值。

多个螺栓组成的法兰、支架、机座受转矩或倾覆力矩时，各螺栓受力不均，需要逐颗校核拉应力、结合面张开和防滑移 —— 用下方专业版螺栓组校核，支持矩形/圆周/自由布置、混合规格和密封校核，并出正式计算书。

输入参数（单个受拉紧螺栓）

螺纹规格

强度等级

工作拉力 F (kN)

螺栓承受的轴向工作载荷

残余预紧力 F1 (kN)

一般 0.2~0.6F；密封/地脚 1.5~1.8F

应力截面积 As 按 GB/T 16823.1 内置（如 M12 为 84.3 mm²），不是按大径算。

计算结果

应力截面积 As

84.3 mm²

GB/T 16823.1

总拉力 F0 = F+F1

16 kN

残余预紧力已计入

当量应力 σeq = 1.3F0/As

246.7 MPa

紧螺栓拉扭复合

屈服利用率

38.6 %

Sy = 640 MPa

参考拧紧扭矩

38.4 N·m

T≈0.2F0d，经验估算

本页只给数值，不代为判定。

利用率是否合适、变载下疲劳是否够，以及多螺栓连接在转矩/倾覆力矩下逐颗受力、结合面是否张开滑移，在下方专业版螺栓组校核。

螺栓组校核

专业版

上面算的是单个受拉螺栓。这里算整组：螺栓位置和规格逐颗给（矩形/圆周/自由布置，不必对称、可混合规格），两向倾覆力矩和绕轴转矩按刚度加权形心分配到每一颗，校核拉应力利用率、结合面是否张开、横向力和转矩靠摩擦够不够、密封会不会失效、变载疲劳裕量，并给出不合格时的改进方案对比。

螺栓与布置

螺栓规格

强度等级

布置形式

排数

沿倾覆力矩方向的排数，单排无法承受倾覆力矩

每排颗数

排距 (mm)

排距越大，抵抗倾覆力矩的能力越强

列距 (mm)

被连接件夹紧长度 Lc (mm)

决定螺栓刚度 kb = As·E/Lc，混合规格时逐颗刚度不同

布局预览

共 4 颗当前是「矩形阵列」，切到自由布局才能拖动

从阵列起步：生成后可逐颗挪位置、改规格

结合面

结合面型式

选型式会把 Φ、μ 带到常用起点，两个值仍可手改

相对刚度系数 Φ

外载荷中由螺栓承担的比例（0~1），工程估算值

结合面摩擦系数 μ

工程经验值，离散度大，受油污与磨损影响

被连接件刚度远大于螺栓，外载荷大部分被被连接件的卸载吸收，螺栓受力增量小

载荷与工况

整组轴向拉力 Fa (N)

整组横向剪力 Fs (N)

靠结合面摩擦传递

倾覆力矩 Mx (N·m)

绕 x 轴（螺钉 y 坐标产生力臂）

倾覆力矩 My (N·m)

绕 y 轴（螺钉 x 坐标产生力臂）

绕组轴线扭矩 Tz (N·m)

靠各颗残余压紧力的摩擦力矩传递，与横向剪力一起判防滑移

载荷工况

最小/最大载荷比

0 = 脉动循环；负值 = 载荷反向，应力幅显著放大

预紧力比例 (% Proof)

扭矩系数 K

密封破坏校核

密封型式

面压型判比压，压缩型判张开量 —— 两者物理判据不同，不能混用

判定准则（工程惯例值，可按连接重要性调整）

拉应力利用率上限 (% Sy)

残余预紧力裕度下限 (% F0)

防滑移安全系数目标

工程上常取 1.1~1.3

许用应力幅 (MPa)

由设计人给定，本工具不内置推荐值

疲劳安全系数目标

填好左边的参数，点「开始校核」出结果

算完这个，通常还需要

常见问题 FAQ

受拉紧螺栓连接的强度为什么要乘 1.3？

拧紧的螺栓在工作时同时受拉应力和螺纹力矩引起的扭转剪应力。根据第四强度理论，M10~M68 普通螺纹在拧紧时的当量应力约为纯拉应力的 1.3 倍，所以紧螺栓连接的强度条件写成 σeq = 1.3F0/As ≤ [σ]，其中 F0 是螺栓总拉力、As 是螺纹应力截面积（按小径算，不是大径）。这个 1.3 只适用于「拧紧后受拉」的紧螺栓；松螺栓（不拧紧，如吊钩）不乘 1.3。

螺栓的总拉力 F0 怎么算？残余预紧力是什么？

受轴向工作载荷 F 的紧螺栓，总拉力 F0 = F + F1，其中 F1 是残余预紧力（工作后结合面仍需保持的压紧力）。残余预紧力按工况取：一般钢连接 F1≈(0.2~0.6)F；有密封要求、地脚螺栓等 F1≈(1.5~1.8)F。注意总拉力不是预紧力加工作力，预紧力 Fp 在受载后会被外载抵消一部分，设计上直接用 F0=F+F1 偏安全。

螺栓强度计算用小径还是大径？

都不是，用螺纹应力截面积 As。危险截面在螺纹牙底（近似小径 d1 处），但牙底不是光滑圆，标准取一个介于小径和中径之间的「应力截面积」As = π(d1 + d2/2...)²/4 的经验值，GB/T 16823.1 / GB/T 196 系列给出了每个规格的 As（如 M10 为 58 mm²、M12 为 84.3 mm²、M16 为 157 mm²）。本页直接内置了这些值。

螺栓组受转矩或倾覆力矩时，各螺栓受力怎么分配？

螺栓组不能按「总载荷÷颗数」平均分配。受横向转矩时各螺栓所受剪力与它到形心的距离成正比；受倾覆力矩时，拉力与螺栓到中性轴的距离成正比，且要绕「刚度加权形心」分配（规格不一时形心会偏移）。还要校核结合面不张开、不滑移、压溃。这些必须逐颗计算，用下方专业版螺栓组校核，支持矩形/圆周/自由布置和混合规格。

受拉螺栓的主要失效形式是什么？

受拉紧螺栓的主要失效是螺纹部分的塑性变形和断裂（静载下多为屈服，变载下为疲劳断裂，疲劳断裂常发生在应力集中最大的首圈啮合螺纹处）。受剪螺栓（铰制孔）主要失效是螺栓杆被剪断和接触面压溃。设计时受拉螺栓控制屈服利用率（σeq/Sy），变载还需校核应力幅疲劳安全系数；受剪螺栓控制剪切和挤压强度。

受拉紧螺栓连接强度计算书

工程名称		工程编号
计算人		计算日期
校核人		校核日期

一、设计依据

GB/T 3098.1《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》—— 螺栓强度等级对应的规定塑性延伸强度（本页只引标准号，现行版本以标准原文为准）
GB/T 196《普通螺纹基本尺寸》、GB/T 16823.1 —— 螺纹应力截面积 As
紧螺栓连接当量应力 σeq = 1.3F0/As（1.3 为拉扭复合当量应力系数，机械设计通行方法）；总拉力 F0 = F + F1（工作拉力 + 残余预紧力）
残余预紧力系数（一般 0.2~0.6、密封/地脚 1.5~1.8）与扭矩估算式 T≈0.2F0d 均为工程经验值，不是标准强制条款，正式设计以试验和规范为准

二、计算参数

参数	符号	取值	取值依据
螺纹规格	d	M12	GB/T 196
应力截面积	As	84.3 mm²	GB/T 16823.1 螺纹应力截面积
强度等级	—	8.8	GB/T 3098.1
规定塑性延伸强度	Sy	640 MPa	GB/T 3098.1（8.8 级）
工作拉力	F	10 kN	设计输入
残余预紧力	F1	6 kN	设计输入（一般 0.2~0.6F，密封/地脚 1.5~1.8F）

三、计算过程

1. 总拉力

公式：F0 = F + F1

代入：F0 = 10 + 6 kN

结果：F0 = 16 kN

说明：紧螺栓受轴向工作载荷后，结合面须保持残余压紧力 F1

2. 当量应力（拉扭复合）

公式：σeq = 1.3 F0 / As

代入：σeq = 1.3 × 16000 N ÷ 84.3 mm²

结果：σeq = 246.7 MPa

说明：1.3 为拧紧时拉应力与扭转剪应力复合的当量系数，仅适用于紧螺栓

3. 屈服利用率（数值）

公式：利用率 = σeq / Sy

代入：利用率 = 246.7 ÷ 640

结果：利用率 = 38.6 %

四、校核结论

校核项	计算值	允许值	判定	处理建议
紧螺栓当量应力利用率	38.6 %（σeq = 246.7 MPa）	≤ Sy（工程常控制屈服利用率 80~90%，变载更低）—— 合格判定与建议见专业版	参考	—

总体结论：未判定 —— 本计算书只给数值：总拉力 F0 = 16 kN、当量应力 σeq = 246.7 MPa、屈服利用率 38.6%。多螺栓连接在转矩/倾覆力矩下的逐颗载荷分配、结合面张开与滑移校核，见下方专业版螺栓组校核。

五、备注

本页单螺栓计算按受拉紧螺栓连接、静态轴向载荷；不计入螺栓与被连接件的相对刚度分配、变载疲劳和横向滑移。重要连接或螺栓组应按完整方法逐颗校核。
残余预紧力 F1 与扭矩系数为工程经验值，受摩擦、润滑、表面处理影响离散较大，量产前应做扭矩-轴力试验标定。
本计算书由工程师平台（gcjsq.com）自动生成，计算结果仅供设计参考。正式设计文件须由具备相应资格的注册工程师复核并签署，平台不对据此产生的设计后果承担责任。

工程师平台 gcjsq.com · 工程计算工具

螺栓连接设计相关工程知识

受拉螺栓强度、螺栓组受力分配、预紧力与连接失效

手机上也想算螺栓强度计算？

Eng 计算工具箱 微信小程序 —— 31 个工程与日常计算器，免登录、无广告、不占内存。左侧扫码即用，或微信搜索Eng计算工具箱

手机号登录后送 1 张专业版校核券

看有哪些工具