这款免费的在线螺栓扭矩计算器可帮助工程师和技术人员确定螺栓连接的正确拧紧扭矩。它基于国际标准 ISO 16047 和 VDI 2230，可计算预紧力、K 系数（摩擦系数），并提供分步拧紧顺序。支持公制螺栓 M3-M48 和英制螺栓 1/4"-1-1/4"，性能等级 4.6 至 12.9，SAE 等级 2-5-8，以及各种润滑条件，包括干润滑、油润滑、二硫化钼 (MoS2) 润滑和聚四氟乙烯 (PTFE) 润滑。该计算器使用公式 T = K × F × d，其中 T 为扭矩，K 为摩擦系数，F 为预紧力，d 为螺栓直径。.

计算结果

推荐扭矩
—
预紧力
—
扭矩系数（K）
—
扭矩范围
—
📋 收紧顺序
  • 1 收紧 手工 直到舒适
  • 2 收紧 — （30%扭矩）
  • 3 收紧 — （扭矩为 70%）
  • 4 收紧 — （100% 扭矩）平稳运动

📘 理论和参考数据

扭矩计算公式

所需的拧紧扭矩使用VDI 2230公式计算：

T = K × F × d
  • T — 紧固扭矩（N·m）
  • 钾 —摩擦系数（无量纲，通常为0.10–0.25）
  • F — 预紧力（牛顿）
  • d — 螺栓公称直径（m）

预紧力

F = S × As × η
  • S — 实力基础： 角色扮演 （产量）或 斯普 （证明）（兆帕）
  • 作为 — 拉伸应力面积（mm²）
  • η — 利用率（50–90%）

扭矩系数（K系数/螺母系数）

表面状况 K因子 说明
干线 0.20 – 0.25 结果不一致，请避免
轻质油 0.14 – 0.18 标准选择
钼润滑脂 0.10 – 0.12 高负荷，不锈钢
聚四氟乙烯/特氟龙 0.08 – 0.10 最小摩擦
镀锌 0.17 – 0.20 取决于质量

螺栓属性等级（ISO 898-1）

班级 Rm（MPa） Rp（兆帕） 比冲（MPa） 应用
4.6 400 240 225 非关键连接
8.8 800 640 580（≤16 毫米），600（>16 毫米） 标准连接
10.9 1000 900 830 高强度应用
12.9 1200 1080 970 关键连接

Sp 值表示透明度（ISO 898-1 汇总表： 博尔特波特对于关键工作，请对照官方 ISO 898-1 版本和直径范围进行核实。.

实际案例

🔧 示例 1：泵法兰

状况： M12螺栓，8.8级，轻油润滑

计算： K=0.16，F=40 kN，d=12 mm → T = 0.16 × 40000 × 0.012 = 77 牛·米

图案： 交叉模式收紧，共3次

⚙️ 示例 2：变速箱安装

状况： M20螺栓，10.9级，防卡膏

计算： K=0.12，F=166 kN，d=20 mm → T = 0.12 × 166000 × 0.020 = 398 牛·米

请注意： 24小时后重新检查扭矩

⚠️ 重要提示

  • 扭矩过大会导致螺纹滑丝或螺栓断裂。
  • 扭矩不足会导致接头松动和泄漏。
  • 定期校准扭矩扳手
  • 组装前清洁螺纹——污垢会改变摩擦系数
  • 重复使用的10.9级及以上螺栓应更换

收紧模式

4 个螺栓： 十字图案（1-3-2-4）

6 个螺栓： 星形图案（1-4-2-5-3-6）

8个以上的螺栓： 直径相反，然后是90°

多次紧固： 30% → 70% → 100% → 验证

📋 ISO 16047:2005 完整参考指南

ISO 16047:2005 — 国际标准"紧固件—扭矩/夹紧力测试"。规定了对螺纹紧固件及类似零件进行扭矩和夹紧力测试的条件。.

1. 标准范围

该标准规定了扭矩和夹紧力测试的测试条件：

  • 公制螺纹的螺栓、螺钉和螺母 M3 — M39
  • 碳钢和合金钢制成的紧固件
  • 机械性能符合 ISO 898-1 和 ISO 898-2 标准的产品

不适用于： 紧定螺钉、压入式螺纹螺栓、自锁紧固件。.

测试温度： 10°C — 35°C（除非另有约定）。.

2. 关键术语和定义

学期 象征 定义
夹紧力 F 螺栓杆上受到的轴向拉力，或拧紧过程中夹紧部件上受到的压缩力
屈服夹紧力 飞 在组合应力状态下，螺栓杆伸长量超过弹性极限时的夹紧力
极限夹紧力 傅 螺栓杆断裂时的最大夹紧力
拧紧扭矩 T 拧紧螺母或螺栓时施加的扭矩
螺纹扭矩 Tth 扭矩通过配合螺纹传递到螺栓杆部
轴承表面摩擦力矩 结核病 拧紧过程中，扭矩通过轴承表面传递到被夹紧部件。
K因子 钾 扭矩系数：K = T / (F × d)

3. 完整符号表（ISO 16047）

象征 说明 单元
d螺纹标称直径毫米
d₂螺栓螺纹的节圆直径毫米
dA测试夹具中螺栓孔的直径毫米
dh垫圈或轴承板的孔径毫米
数据库轴承表面摩擦扭矩直径毫米
做轴承表面外径毫米
DP平面轴承板表面直径毫米
F夹紧力（预紧力）N，kN
FP根据 ISO 898-1/898-2 标准进行的验证载荷N，kN
傅极限夹紧力N，kN
飞屈服夹紧力N，kN
h轴承板或垫圈的厚度毫米
钾扭矩系数（K 系数）—
液化石油气夹紧长度毫米
中尉轴承表面之间的全螺纹长度毫米
P螺纹间距毫米
T拧紧扭矩牛顿·米
结核病轴承表面摩擦扭矩牛顿·米
Tth螺纹扭矩牛顿·米
图极限拧紧扭矩牛顿·米
泰屈服拧紧扭矩牛顿·米
θ旋转角度°
微米轴承表面摩擦系数—
μth线摩擦系数—
μtot总摩擦系数—

4. 根据 ISO 16047 制定的计算公式

4.1. K 系数（扭矩系数）

K = T / (F × d)

在夹紧力下测定 75% 的验证载荷（0.75 Fp）. K 系数仅对摩擦条件相同、直径和几何形状相同的紧固件有效。.

4.2.凯勒曼-克莱因方程

完整的拧紧扭矩公式：

T = F × [ (P / 2π) + (1.154 × μth × d₂) + (μb × (Do + dh) / 4) ]

4.3. 总摩擦系数 μtot

近似值（误差为 1-2%）：

μtot = (T/F - P/2π) / (0.577 × d₂ + 0.5 × Db)

在哪里？ Db = (Do + dh) / 2 — 平均轴承表面直径

重要： μtot 方程基于螺纹摩擦系数和轴承表面摩擦系数相等的假设（μth = μb）。.

4.4. 螺纹摩擦系数 μth

μth = (Tth/F - P/2π) / (0.577 × d₂)

其中螺纹扭矩： Tth = T - Tb

4.5.轴承表面摩擦系数μb

μb = Tb / (0.5 × Db × F)

其中轴承表面扭矩： Tb = T - Tth

5. 测定紧固性能的方法

财产 F T Tth 结核病 θ
K因子●●———
总摩擦系数 μtot●●———
线摩擦系数μth●—●——
轴承表面摩擦系数μb●——●—
屈服夹紧力 Fy●———●
屈服拧紧扭矩 Ty●●——●
极限夹紧力 Fu●————
极限拧紧扭矩●●———

● — 强制测量，— — 非强制测量

6. 测试设备要求

6.1 测试台

  • 测量精度： ±2% 测量值
  • 角度测量精度： ±2° 或±2%（取较大者）
  • 结果将以电子方式记录。
  • 机器刚度必须保持不变

6.2 拧紧速度

螺纹直径 转速
M3 — M1610—40 转/分
M16 — M395—15 转/分

6.3 测试夹具

  • 当拧紧至屈服或断裂时，螺纹长度 Lt ≥ 1d
  • 孔径 dA 符合 ISO 273:1979 标准，紧密配合系列
  • 替换部件应同轴安装并锁定以防止旋转

7. 用于测试的替代部件

7.1. 替代轴承板/垫圈

范围 HH型（高硬度） HL型（低硬度）
硬度50 — 60 HRC200—300 高压
表面粗糙度 Ra（0.5 ± 0.3）μm≤1.6 μm (h≤3mm)，≤3.2 μm (h>3mm)
洞 dh根据 ISO 273，中型系列
厚度 h根据 ISO 7093-1
平坦根据 ISO 4759-3:2000 标准，A 级

7.2. 同一部件上的厚度变化 Δh

d，毫米 3—5 6—10 12—20 22—33 36
Δh，毫米 0.05 0.1 0.15 0.2 0.3

7.3. 用螺母代替测试螺栓

  • 螺栓等级≤10.9 → 螺母符合ISO 4032/8673标准，性能等级10
  • 螺栓等级 12.9 → 螺母符合 ISO 4033/8674 标准，性能等级 12

7.4. 用螺栓代替测试螺母

  • 符合 ISO 4014、4017、4762、8765、15071 或 15072 标准
  • 属性等级≥坚果等级，但不低于8.8
  • 线要卷起来。
  • 螺纹突出长度：2—7个螺距

7.5. 替代零件的制备

  • 清除油脂、油污和污染物
  • 使用合适的溶剂进行超声波清洗
  • 表面状况：清洁无涂层或镀锌A1J（符合ISO 4042标准）
  • 零件只能使用一次！

8. 测试条件

8.1 标准条件

  • 温度：10°C — 35°C
  • 裁判员测试：涂层后至少 24 小时。
  • 替换零件应处于室温。
  • 在 F = 0.75 Fp 处测定 K 因子和 μtot

8.2 特殊条件

由缔约双方协商确定：

  • 非标替代零件
  • 特殊拧紧速度
  • 防脱螺栓/螺母（带防脱垫圈）

9. 相关标准

标准 标题
ISO 898-1紧固件的机械性能——螺栓、螺钉和螺柱
ISO 898-2紧固件的机械性能——螺母
ISO 68-1ISO通用公制螺纹——基本型材
ISO 273紧固件——螺栓和螺钉的通孔
ISO 4042紧固件——电镀涂层
ISO 4759-3紧固件公差——平垫圈
ISO 7093-1平垫圈 — 大系列
VDI 2230高应力螺栓连接的系统计算

10. 测试报告内容

10.1. 紧固件的描述

强制的：

  • 标准名称
  • 计算出的Db值
  • 表面涂层
  • 润滑
  • 螺纹制造方法

如适用：

  • 实际机械性能
  • 表面粗糙度
  • 制造方法

10.2 测试结果

  • 样本数量
  • 数据库值（如果未计算）
  • 在指定夹紧力下的扭矩
  • 旋转角度（如有需要）
  • K因子、μtot、μth、μb
  • T/F 或 F/T 比率

11. 实用建议

📌 选择摩擦描述方法
方法 复杂 适用性
真假比 简单的 仅针对特定关节进行测试
K因子 中等的 相同条件下的一个直径
系数 μth，μb 复杂的 所有尺寸均具有相同的摩擦条件

⚠️ 重要提示

  • K因子有效 仅适用于一种直径 ——不能外推！
  • 总 μtot 假设 μth = μb — 这是一个简化！
  • 替代零件是 仅限一次性使用
  • 重复使用餐盘时——记录初始状态
  • 当温度高于 Ty 或 Tu 时，测试会在超过峰值后立即停止。

12. 参考书目

  • ISO 16047:2005 — 紧固件 — 扭矩/夹紧力测试
  • ISO 16047:2005/Amd 1:2012 — 修正案1
  • VDI 2230:2015 — 高应力螺栓连接的系统计算
  • Kellermann, R. 和 Klein, H.-C. — Untersuchungen über den Einfluss der Reibung auf Vorspannung und Anzugsmoment von Schraubenverbindungen (1955)
  • DIN 946 — 螺栓/螺母组件摩擦系数的测定
  • ECSS-E-HB-32-23A — 螺纹紧固件手册（ESA）

❓ 常见问题解答 (FAQ)

计算螺栓拧紧扭矩的公式是什么？

螺栓拧紧扭矩的标准计算公式为：

T = K × F × d

在哪里：

  • T = 拧紧扭矩 (N·m)
  • 钾 摩擦系数（K 系数），通常为 0.10–0.25
  • F = 目标预紧力（牛顿）
  • d = 螺栓标称直径（米）

该公式基于 VDI 2230 标准型，可为标准螺栓连接提供准确的结果。.

螺栓紧固中的K系数是什么？

K因子 （也称为扭矩系数或螺母系数）是一个无量纲值，表示螺栓连接的整体摩擦特性。它包括螺纹摩擦（μth）和轴承表面摩擦（μb）。.

典型的K因子值：

  • 干线： 0.20 – 0.25
  • 涂油线： 0.14 – 0.18
  • 二硫化钼润滑： 0.10 – 0.12
  • PTFE涂层： 0.08 – 0.10

每 ISO 16047, K 系数是在 75% 的验证载荷 (0.75 Fp) 下确定的，并且仅对具有相同摩擦条件和直径的紧固件有效。.

螺栓的推荐预紧力百分比是多少？

建议的预紧力（以所选强度基准的百分比表示）取决于具体应用：

  • 50% — 轻型、易振动组件
  • 65% — 中等负荷应用
  • 75% — 标准行业惯例（最常见）
  • 85% — 高性能接头
  • 90% — 仅限最高级别、关键应用

预紧力计算公式如下： F = S × As × η, 其中 S 是 角色扮演 （屈服强度）或 斯普 （屈服强度）（MPa），As 为拉伸应力面积（mm²），η 为利用率（0.50–0.90）。.

ISO 16047 规定了什么？

ISO 16047:2005 （紧固件——扭矩/夹紧力测试）规定：

  • 范围： 符合 ISO 898-1/898-2 标准的 M3–M39 公制螺栓
  • 测试设备： ±2% 测量精度
  • 拧紧速度： 10–40 转/分（M3–M16），5–15 转/分（M16–M39）
  • 替代部件： HH（50–60 HRC）和 HL（200–300 HV）型
  • 公式： K因子、μtot、μth、μb计算
  • 测试条件： 温度 10–35°C
  • 凯勒曼-克莱因方程 完整的扭矩分析

该标准确保全球范围内进行一致且可比的扭矩/夹紧力测试。.

润滑如何影响螺栓扭矩？

润滑 显著减少 K 因子，意思是 扭矩较小 达到相同预紧力所需条件：

健康）状况K因子影响
干燥0.22基线
轻质油0.1627% 扭矩较小
二硫化钼0.1150% 扭矩较小
聚四氟乙烯0.0959% 扭矩较小

警告： 如果将干燥状态下的 K 值用于已润滑的螺栓，会导致过度拧紧，甚至可能造成螺栓失效。务必根据实际情况选择合适的 K 值。.

正确的螺栓拧紧顺序是什么？

正确的拧紧顺序可确保载荷均匀分布：

  1. 用手拧紧 拧紧所有螺栓
  2. 收紧 30% 最终扭矩（按模式）
  3. 收紧 70% 最终扭矩（按模式）
  4. 收紧 100% 平稳运动中的最终扭矩
  5. 核实 所有螺栓的最终扭矩

模式：

  • 4个螺栓：十字形排列（1-3-2-4）
  • 6颗螺栓：星形排列（1-4-2-5-3-6）
  • 8个以上螺栓：分别位于直径的对面，然后旋转90°。

我应该使用哪种螺栓属性类？

物业类别选择 ISO 898-1:

班级Rp（兆帕）Rm（MPa）应用
4.6240400非关键性、低负载
8.8640800标准结构
10.99001000高强度汽车
12.910801200临界负载、最大负载

解码： 首位数字 × 100 = 抗拉强度 (Rm)，单位为兆帕 (MPa)。首位数字 × 第二位数字 × 10 = 屈服强度 (Rp)，单位为兆帕 (MPa)。例如：8.8 → Rm=800 MPa，Rp=8×8×10=640 MPa。.

高强度螺栓可以重复使用吗？

一般来说，不会。. 高强度螺栓（10.9级和12.9级）在拧紧至设计预紧力后不应重复使用，因为：

  • 拧紧过程中会发生塑性变形。
  • 螺纹损坏可能不明显。
  • 螺栓拉伸后强度会降低。
  • 扭矩屈服螺栓的设计决定了其为一次性使用。

例外情况： 8.8级及以下等级的零件，如果无明显损坏且应用并非关键用途，则可以重复使用。 ISO 16047, 用于测试的替代零件均为一次性使用。.

扭矩扳手拧紧的精度如何？

扭矩工具精度：

  • 咔嗒式扭矩扳手：±4–5%
  • 梁式扭矩扳手：±3–4%
  • 数字扭矩扳手：±1–2%
  • ISO 16047 测试设备：±2%

然而, 扭矩与预紧力之间的精度受摩擦变化的限制。即使扭矩精确，实际预紧力也可能发生变化。 ±25–30% 由于：

  • 表面光洁度变化
  • 润滑不一致
  • 线材质量差异

对于关键应用，请考虑 扭矩角法 或 液压张紧 （±5% 预加载精度）。.

ISO 16047 和 VDI 2230 有什么区别？

这些标准各有侧重，但又相辅相成：

方面ISO 16047VDI 2230
重点测试方法设计计算
目的测量摩擦特性计算联合需求
输出K因子、μth、μb值所需螺栓尺寸和扭矩
应用紧固件制造商、实验室设计工程师

ISO 16047 告诉你如何测量摩擦系数；; VDI 2230 告诉你如何在螺栓连接设计中使用它们。.