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制造时，螺栓与螺母的螺距是相等的，但受工作载荷时，螺栓受拉，螺距增大；螺母受压，螺距减小。螺栓与螺母的螺纹牙咬合在一起，伸与缩的螺距变化差主要靠旋合各圈的螺纹牙的变形来补偿，如图1-20a所示。紧靠支承面处第一圈螺纹变形最大，因而受力最大，其余各圈（螺距 P ）依次递减，旋合螺纹间的载荷分布如图1-20b所示。旋合圈数越多，受力不均匀程度越显著，到第8～10圈以后，螺纹牙几乎不受力，因此采用圈数过多的加厚螺母，并不能提高连接的强度。
图1-20 螺纹牙的受力
解决办法：降低螺母的刚性，使之容易变形；增加螺母与螺杆的变形协调性，以缓解两者之间的矛盾。
1）悬置螺母：如图1-21a所示，此结构减小了螺母的刚度，使螺母的螺纹牙随螺杆的螺纹牙也受拉，与螺栓变形协调，使载荷分布均匀，可提高螺栓疲劳强度40％左右。
2）内斜螺母：如图1-21b所示，减小螺母受力大的螺纹牙的刚度，把力分移到受力小的螺纹牙上，载荷上移、接触圈减少，可提高螺栓疲劳强度20％左右。
3）环槽螺母：如图1-21c所示，减小了螺母下部的刚度，使螺母接近支承面处受拉且富于弹性，可提高螺栓疲劳强度30％左右。
4）内斜螺母与环槽螺母结合而制造的新型螺母：综合了二者的优点，可提高螺栓疲劳强度40％左右。
5）螺栓与螺母采用不同材料匹配：通常螺母用弹性模量低且较软的材料，例如钢螺栓配有色金属螺母，能改善螺纹牙受力情况，可提高螺栓疲劳强度40％左右。
图1-21 几种均载螺母的结构
当螺栓所受的最大应力一定时，应力幅越小，疲劳强度越高。如图1-22所示，在总拉力 F 0 一定时，减小螺栓刚度 c 1 或增大被连接件刚度 c 2 ，都能达到降低应力幅的目的。但是，预紧力也应相应地增大。
图1-22 减小螺栓应力幅的措施
工程上减小螺栓刚度 c 1 可采用的措施有：采用细长杆的螺栓或柔性螺栓（即部分减小螺杆直径或中空螺栓）、在螺母下边放弹性元件等。如图1-23所示，在螺母下边放弹性元件就相当于起到柔性螺栓的效果，可达到减小螺栓刚度 c 1 的目的。
工程上增大被连接件刚度 c 2 可采用高硬度垫片，如图1-24所示。
图1-23 螺母下放弹性垫片
图1-24 采用高硬度垫片
螺纹牙根、收尾、螺栓头部与螺栓杆的过渡处等均可能产生应力集中，采取加大过渡处圆角的措施，可提高螺栓的疲劳强度20％～40％；在螺纹收尾处采用退刀槽等都可以减小应力集中。目前，航天、航空用的螺纹采用新发展的MJ螺纹，就是采用增大牙根圆角半径的方法减小应力集中的。
高强度钢的螺栓对于应力集中比较敏感，但是由于强度高，可以用更大的预紧力拧紧，总的效果还是有利的，所以一些重要的场合仍然应用。
螺栓的弯曲应力对螺栓的断裂起到关键作用，因此减小附加应力主要指如何减小弯曲应力。产生弯曲应力的原因是：螺栓的轴线与被连接件表面不垂直。因此设计时必须保证螺栓的轴线与被连接件表面垂直，例如铸造表面不可以直接安装螺栓，必须加工平整，常用的方法是在铸造表面有螺栓连接的地方采用凸台或沉孔，如图1-17c、d所示。同时，还可以采用图1-25a、b、e所示的一些方法使螺杆减小附加弯曲应力。
图1-25 减免弯曲应力的方法示例
制造工艺对螺栓的疲劳强度有重要影响。采用滚压法制造螺栓，由于冷作硬化作用，表层存在残余压应力，金属流线合理，与车制螺纹相比，疲劳强度可提高30％～40％。如果热处理后再滚压螺纹，效果更佳，螺栓的疲劳强度可提高70％～100％。
喷丸、氰化、氮化等工艺能使螺栓表面冷作硬化，表层有残余压应力，可明显提高螺栓的疲劳强度。
控制单个螺距误差和螺距累积误差，以及增大预紧力等，也可提高螺栓的疲劳强度。