螺纹计算介绍
引言配合螺纹的临界应力区域是外螺纹的有效横截面积，或拉伸面积。 外螺纹的剪切面积取决于螺纹孔的小径 内螺纹的剪切面积取决于外螺纹的大径 如果螺纹连接件要失效，最好是由螺钉失效而不是内部或外部螺纹条失效。因此，螺钉的啮合长度应足以承受完全破坏螺钉所需的载荷，而不会导致螺纹条剥落。 螺栓紧固件的大小首先通过计算螺栓需要承受的拉伸载荷，并选择合适的螺栓以承受适当的 安全系数或预紧力来确定。如果使用螺母和螺栓固定连接，则假设螺母与螺栓的等级相同，则无需对螺母进行尺寸选择。紧固件制造商将螺母的长度进行尺寸选择，以确保螺栓在螺母之前失效。如果螺栓紧固在螺纹孔中，则需要检查螺纹啮合的深度。 通常情况下，对于相同材料的公螺纹和母螺纹，在相同的啮合长度下，母螺纹的抗剪强度高于公螺纹。 以下建议了一些经验法则，用于确定用于与较软材料中的螺纹孔配合的钢螺钉的合理螺纹长度。 对于钢材，螺纹啮合长度至少应为螺纹公称直径的1倍对于铸铁或黄铜或青铜，螺纹啮合长度应至少为螺纹公称直径的1.5倍对于铝、锌或塑料，螺纹啮合长度应至少为螺纹公称直径的2倍然而，为了确保高质量的连接安全，当被攻丝材料的抗拉强度显著低于螺钉材料时，为了保证螺钉在母材之前先失效，最好使用合适等级的螺母或工程螺纹衬套。 01 重要提示 大量关于螺纹载荷的研究表明，剪切应力在螺纹上并非均匀分布。承受载荷的第一条螺纹承受最高的应力，接下来的螺纹承受的应力要小得多，以此类推...。如果螺纹材料非常硬且不发生屈服，第一条螺纹可以承受几乎所有的载荷。然而由于材料屈服，载荷会分布。 一项研究表明，对于典型的8级螺母，连续螺纹承受的载荷百分比大约为34%，23%，16%，11%，9%，7%……。通过使用非常精确的螺纹和采用延性材料制造组件，可以缓解这种影响。 研究表明，对于碳钢，螺纹啮合长度超过螺杆直径不会提高螺纹剪切强度。通常的做法是使用约1.5倍公称直径的螺纹孔深度—— 这至少允许1个直径的良好螺纹啮合。 一个非常简单且适用于绝大多数应用场景的规则是：螺纹长度为螺杆直径的80%（标准螺母高度）足以确保螺杆在拉伸前失效，而螺母（女性螺纹）在螺纹剥落前失效（假设螺杆和螺母材料相似）。下方的公式表明了当螺母（铰接金属）强度低于螺杆/螺栓时如何进行调整。 02 应力面积公式 D = 基本直径。p = 螺纹螺距L e = 螺纹接触长度A = 螺纹抗拉应力面积d p = 螺纹节圆直径A ss = 螺纹剪切面积 （公）螺栓的拉伸应力面积的计算公式 此公式基于 ISO 898 第 1 部分 。请见下文计算... d p = 螺纹节圆直径 dp = (D - 0.64952.p ) 螺纹剪切面积 A ss 当雌雄螺纹为相同材料时。 Ass = 0.5. π. dp. Le = 0.5 π (D - 0.64952.p ). Le 为确保螺钉在螺纹剥落之前失效，剪切面积必须至少是拉伸面积的2倍。即 Le (min) = 2 . A t / [0.5 . π (D - 0.64952.p )] 这假设公螺纹和母螺纹材料的强度相同。如果母螺纹材料的强度较低，即 J（如下计算）大于 1，则必须增加接触长度以防止母螺纹剥落。 如果 J 的值大于 1，则必须将接合长度增加到至少 03 更详细的说明 上述公式足以计算抗拉强度，并确认螺纹孔的螺纹深度。 以下是提供更精确螺纹剪切强度评估的方程式。这些方程式源自 FED-STD-H28/2B，1991 年和机械手册第十八版。它们严格适用于 UN 螺纹系列，但如果使用相关的公制螺纹尺寸，它们将给出合理的结果。在实际计算中，当计算出的值与上述提供的非常方便的公式相似时，这些方程式仅具有理论价值。 螺纹剪切面积计算 K nmax = 内部螺纹的最大小径。E s min = 外部螺纹的最小螺距直径。E nmax = 内部螺纹的最大螺距直径。D s min = 外部螺纹的最小大径。n = 1/p = 每单位长度的螺距数 (mm) 螺纹最小长度（假设公螺纹和母螺纹材料强度相似） 螺钉剪切面积 母螺纹剪切面积 如果母螺纹攻丝材料的强度明显低于螺钉材料，则必须评估 J。 如果 J 的值大于 1，则必须将接合长度增加到至少 04 注意：从 BS EN ISO 898 中的信息推导出名义应力面积公式的简要说明。 来源：气瓶设计的小工程师
