螺纹连接是机械设计中最常见、也是最容易被忽视的连接方式。小小一个螺栓，选错了可能断裂，拧松了会松动，拧紧了可能滑牙。设计图纸上写一个“M10×30”很简单，但背后的选型逻辑、预紧力计算、防松措施，有很多细节值得认真对待。

一、螺纹选型：不是随便写个规格就行

螺纹类型选择

普通粗牙是最常用的，螺距大、牙深浅、拆装频繁，适用于一般连接。普通细牙螺距小、牙深、自锁性好，适用于薄壁件、受振动场合。管螺纹用于管道连接。传动螺纹（梯形）用于丝杆、千斤顶。

选用原则：普通机械连接优先选粗牙，粗牙强度更高、拆装更顺畅。薄壁件（壁厚小于螺距）或受振动明显的场合，选细牙。

性能等级

8.8级是中等强度，适用于一般机械连接。10.9级是高强度，适用于重要连接、受动载。12.9级是超高强度，适用于极高载荷、紧凑结构，但有氢脆风险，慎用。

8.8级是最常用的等级，能覆盖大多数场合。不要动辄上10.9级，成本高、没必要。

实际案例：某设备上M8螺栓频繁断裂，设计人员将螺栓从8.8级换成12.9级，结果断得更快。分析发现，12.9级硬度高但对氢脆敏感，且螺纹应力集中更严重。最终改为10.9级，同时优化了预紧力控制，问题解决。

二、螺栓的受力与失效模式

受力分析

承受轴向载荷时，螺栓被拉伸，这是最常见的受力方式。承受横向载荷时，靠预紧力产生的摩擦力传递，或靠铰制孔螺栓承受剪切。受偏心载荷时，螺栓承受弯曲加拉伸，应力成倍增加，应尽量避免。

失效模式

屈服断裂是由于预紧力过大或外载过大，螺栓拉伸变形或断裂。疲劳断裂发生在交变载荷、预紧力不足时，断口在螺纹根部。滑牙是螺纹强度不足或拧入深度不够，螺纹被拉平。松动由振动、预紧力不足导致，连接失效。腐蚀断裂发生在特定环境下，如氢脆、应力腐蚀。

关键点：疲劳断裂是最常见的失效模式，多发生在螺纹根部第一扣，原因是应力集中加上交变载荷。预紧力不足时，螺栓在交变载荷下会经历从松弛到拉紧的反复，加速疲劳。

三、预紧力：拧多紧才合适

预紧力是螺纹连接设计的核心。拧得太松，连接不可靠；拧得太紧，螺栓可能断。

预紧力的确定

一般钢制螺栓的推荐预紧力为：F = (0.5~0.7) × σs × As

其中σs为屈服强度，As为应力截面积。受交变载荷或有密封要求的连接取下限，静载或连接刚性大的取上限。

拧紧力矩的估算

拧紧力矩与预紧力的关系：T = K × F × d

K为扭矩系数，一般取0.2左右，取决于摩擦系数。d为公称直径。这是一个经验公式，误差在±25%左右，用于估算足够。