螺纹紧固件拧紧扭矩的确定方法研究

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｕｈａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ

·机械与电气工程·

螺纹紧固件拧紧扭矩的确定方法研究

O

陈亭志

（武汉职业技术学院，湖北武汉４３００７４）

摘要：为在满足使用要求的情况下充分发挥螺纹紧固件的效能，提出了拧紧扭矩计算的预紧力

－扭矩特性曲线法。分析过程中，通过理论推导和实验分析，得到了在拧紧过程中等效拉应

力与实际拉应力的关系式；并得到了当螺纹紧固件在拧紧至屈服之前，螺纹摩擦扭矩与拧紧总扭矩之比不变的结论。运用预紧力－扭矩特性曲线法对某汽车发动机承重螺栓的拧紧扭矩进行计算，通过与实际扭矩值进行比较，表明该方法更能发挥螺栓的使用效能。

关键词：螺纹紧固件；预紧力－扭矩特性曲线法；拧紧扭矩

中图分类号：ＴＧ４９３．；ＴＨ１３１．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－９３１Ｘ（２０１３）０１－０１０２－０４

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武

汉职业技术学院学报二一三年第十二卷第一期（总第六十三期）

引言

螺纹联接作为四大联接方式之一，由于其结构简单、联接可靠、装卸方便等优点，在装配中举足轻重。而螺纹联接的紧固方法中，扭矩法由于其成本低、使用方便及其可检测性，依然是使用最为频繁的方法。关于汽车螺纹紧固件的拧紧扭矩，欧美等发达国家已经制定了相应的标准。我国近年也制定了相应的行业标准，但由于国内汽车行业发展参差不齐，汽车行业标准与企业实际生产状况有一定差距，很多企业不得不对螺纹紧固件的扭矩装配工艺制定企业规范。传统的扭矩设定方法可归结为两种：一是采用人工施加扭矩，测试定点的扭矩系数，以此得出试验批产品的扭矩系数平均值和标准差，并作为该批产品施扭指导数据，其缺点是仅以一点的数据反映加载全过程的预紧力—扭矩关系，造成可信度不高

[1]

通过理论推导和实验分析对拧紧扭矩确定的方法进行了研究，并通过对某发动机承重螺栓的计算分析，验证了新方法的可行性。

一、螺纹紧固件拧紧扭矩分析（一）扭矩系数分析

不同应用场合上的螺纹紧固件，拧紧扭矩和预紧力之间的关系可以用下列计算公式[2]表达：

Tf=KFfd

K=1（P+μsd2secα＇+μwDw）

式中：Dw=2×

（1）（2）

d-dd-d

ww2

33h2h

3

Tf—紧固扭矩；K—扭矩系数；Ff—初始预紧力；d—螺纹公称直径；P—螺距；μs—螺纹摩擦系数；μw—支撑面摩擦系数；d2—螺纹中径；α＇—螺纹牙侧

角；Dw—支撑面摩擦扭矩的等效直径，dw—接触的支撑面外径；dh—接触的支撑面内径。

扭矩系数是由摩擦系数μs、μw和螺纹常数等共

。二是测量螺纹摩擦系数和支撑面摩擦系数，然后

通过理论计算得到扭矩范围，其缺点是单纯以摩擦系数来计算扭矩系数，忽略了其它因素对扭矩系数的影响，以此算得的拧紧扭矩可信度依然不高。本文

收稿日期：2013-01-04

作者简介：陈亭志（1981-），女，武汉职业技术学院机电工程学院讲师，研究方向：数控技术。