新型螺栓紧固试验系统的设计研究

发布时间：2020-06-07 03:08

【摘要】： 螺栓联接在汽车、机械、建筑等行业都有大量的应用,是一种重要的联接方式。现阶段,实现螺栓紧固件的可靠联接,主要是通过螺栓拧紧工艺来控制。螺栓拧紧工艺主要有三种,即:扭矩法、扭矩—转角法和屈服点控制法。为制定合适的拧紧工艺,工程人员都需要对螺栓紧固件扭矩、转角与轴向夹紧力之间的关系进行研究。为了能够方便、快捷的得到紧固件扭矩、转角与轴向夹紧力之间的关系,在本文研制了一种新型的螺栓紧固试验系统,为工程人员制定合适的拧紧工艺提供便利。本文主要完成了以下几方面的工作:首先,介绍了螺栓紧固件的发展应用和研究的情况,指出了国内现有螺栓紧固试验系统的问题,明确了研究目的和主要工作内容。其次,对螺栓拧紧理论进行了分析,为后续的设计提供理论支持。然后,对螺栓紧固分析系统进行了总体设计与建模分析,并根据设计加工出样机主体。再次,对螺栓紧固分析系统电气控制的硬件、软件进行了研究和设计,并采购部件进行装配。最后,采用不确定评定的方法对试制样机的测量精度进行了严格的验证。本文研制的螺栓紧固试验系统,适用于汽车行业常用的不同直径和长度的螺栓紧固件,可以快速、准确的得到扭矩和转角的变化时轴向夹紧力的变化情况,对螺栓生产企业以及汽车制造企业,都有较大的实用价值。
【图文】：

示意图,转角法,拧紧,扭矩

拧紧至额定扭矩即可。在评定螺栓联接质量时，其装配工艺要求的表达式为：0M(1 10%)MA= ±，其中0M 为额定扭矩。据此，很容易确定上下限控制。尽管扭矩法拧紧工艺有其局限性，但是扭矩是一种易测量、易显示的工作参数，无论是在装配时，还是在工艺评定时，都很方便。因此，扭矩法长期以来一直是螺栓紧固件装配中最常用的方法。2.1.2 扭矩—转角法拧紧工艺随着螺栓紧固件“高应力”趋势的发展，现代工业对装配质量的要求也不断提高，扭矩法也越来越来暴露出其局限性，难以满足高精度装配的要求。因此，在扭矩法的基础上，，发展出扭矩—转角法，并于上世纪六十年代在西方各国推行开来。其装配工艺要求的表达式为：sM(1 10%)MA= ±。扭矩—转角法是首先使用一定的扭矩对螺母进行拧紧，使螺栓与螺母直接打到紧密结合的程度，然后在此基础上将螺母旋转一定的角度，使螺栓达到一定的预紧力。

示意图,控制法,屈服点,拧紧

3 屈服点控制法拧紧工艺屈服点控制法是在扭矩—转角法基础上发展起来的一种更精准的拧紧方法，它监控的是螺栓拧紧过程中扭矩—转角曲线的斜率(转矩率)变化曲线斜率下降到一定程度时停止拧紧。由于转矩—转角曲线斜率的下螺栓材料发生了屈服，因此称作屈服点控制法，也可称为斜率法。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH131.3

【参考文献】