螺纹紧固件应力截面积和承载面积 GB /T 16823.1 - 1997

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  应力截面积

  
  

  3.1  应力截面积的计算，见下面公式，如无特殊要求，取3位有效数字。

         或  A_s = 0.7854(d-0.9382P)²

          式中：A_s ——螺纹的应力面积，mm²；

             d——外螺纹大径的基本尺寸，mm；

             d₂——螺纹中径的基本尺寸，mm；

             d₃——螺纹小径的基本尺寸（d₁）减去螺纹原始三角形高度（H）的1/6值，即：mm；

             H——螺纹原始三角形高度（H = 0.866025P），mm；

             P——螺距，mm；

             π——圆周率，π= 3.1416。

  3.2  应力截面积值

       对粗牙螺纹M1~M68（GB 193）、细牙螺纹M8×1~M130×6（GB 193）的应力截面积（A_s）值，如下表所示。

  粗牙螺纹			细牙螺纹
  螺纹直径d mm	螺距P mm	应力截面积AS mm2	螺纹直径d mm	螺距P mm	应力截面积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

  
  
  
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  承载面积

  
  

  4.1  承载面积的计算涉及众多因素，如紧固件的支承面形状、尺寸、螺栓和螺钉通孔的大小、有无垫圈面或垫圈等。常用支承面形状的计算公式，如下表所示。如无特殊要求，取3位有效数字。

  
  

  支承面的形状	承载面积的计算公式
  圆 形
  六角形
  方 形
  注：Ab1——圆形支承面的承载面积，mm2；             Ab2——六角形支承面的承载面积，mm2；             Ab3——方形支承面的承载面积，mm2；             dw——支承面或垫圈面直径，mm2，见GB 5276；             S——六角或方形的对边宽度，mm，见GB 5276；             dh——螺栓或螺钉通孔直径，mm，按GB 5277选取；              π——圆周率，π=3.1416。

  
  

  4.2  典型的螺纹紧固件的承载面积（A_b）值及承载面积（A_b）与应力截面积（A_s）之比（A_b/A_s以下简称面积比），如下图及表3~表5所示。

   

   

  表3

  螺纹紧固件				螺栓或螺钉 通孔直径dh mm	面积比 Ab/As
  种类	对边宽度S mm	垫圈面	螺纹公称直径d mm
  六角头螺栓	标准系列	无	3~80	按GB 5277 （无内倒角）或 GB 152.2~152.4	见表4
  		有
  	加大系列	有	12~39
  		无
  内六角螺钉	/	无	1.6~36		见表5
  方头螺栓	标准系列	无	10~48
  六角法兰面螺栓	标准系列	无	5~16
  盘头螺钉	/	无	1.6~10
  注：     1. 六角头螺栓的标准系列、加大系列，按GB 3104选取；方头螺栓按GB 8选取；内六角螺钉，按GB 70，选取，六角法兰面螺栓，桉GB 5787选取，盘头嫘钉，按GB 67或GB 818选取。     2. 当螺母支承面的形状、尺寸与表中六角头螺栓、方头螺栓、六角法兰面螺栓相同时，表4和表5也适用于该螺母。

  
  

  表4

  螺纹规格		螺栓或 螺钉通孔直径dh mm	六角头螺栓的承载面积与应力面积之比
  			六角标准系列			六角垫圈面标准系列			六角加大系列			六角垫圈面加大系列
  粗牙	细牙		对边宽度 S mm	承载面积 Ab2 mm2	面积比 Ab2/AS	支承面 直径 dw=0.95S mm	承载面积 Ab1 mm2	面积比 Ab1/AS	对边宽度 S mm	承载面积 Ab2 mm2	面积比 Ab2/AS	支承面 直径 dw=0.95S mm	承载面积 Ab1 mm2	面积比 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. 螺栓或螺钉通孔直径dh，按GB 5277中等装配系列（无内倒角）的基本尺寸选取；     2. 对边宽度S，见六角支承面图，按GB 3104的基本尺寸选取；     3. 垫圈面直径dw，见六角垫圈面图，按dw=0.95S计算；     4. 括号内的面积比（Ab/AS）适用于细牙螺纹。

  
  

  表5

  螺纹 规格	螺栓或螺钉 通孔直径dh mm	螺栓及螺钉的承载面积与应力截面积之比
  		内六角螺钉			方头螺栓			六角法兰面螺栓			盘头螺钉
  		支承面 直径dw mm	承载面积 Ab1 mm2	面积比 Ab1/As	对边 宽度S mm	承载面积 Ab3 mm2	面积比 Ab3/As	支承面 直径dw mm	承载面积 Ab1 mm2	面积比 Ab1/As	支承面 直径dw mm	承载面积 Ab1 mm2	面积比 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. 螺栓或螺钉通孔直径db，按GB 5277中等装配系列（无内倒角）的基本尺寸选取；     2. 内六角螺钉的支承面直径dw，按GB 70的“dwmin”值选取；     3. 方头螺栓（标准型）的对边宽度，桉GB 8（即GB 3104标准系列）的“Smax”值选取；     4. 六角法兰面螺栓的支承面直径dw，按GB 5787的“dwmin”值选取；     5. 盘头螺钉的支承面直径dw，按GB 67或GB 818的“dkmax”值选取。