汽车螺纹紧固件连接质量及拧紧工艺的分析应用
发布时间：2022-01-03 18:00
螺纹连接是汽车装配过程中最常用的连接方式,螺纹紧固件虽小,但作为重要的连接部件,其连接质量直接关系到整车可靠性的好坏。一些关键部件的螺纹连接结构更是关系到整车的安全性能,因此国内外汽车主机厂及零部件厂商对螺纹连接质量的重视度越来越高。本文以螺纹连接的力学原理为基础,阐述了螺纹连接的力学关系式、摩擦系数对螺纹连接的影响及螺栓轴向力控制原理。并在此力学原理基础上从螺纹松动机理及拧紧工艺管控两个方面着手研究优化螺纹连接质量的方法。最后基于理论及试验研究结果针对某纯电动汽车电池组的螺纹连接结构进行优化改进。主要研究成果如下:（1）螺纹连接过程中摩擦系数对螺纹连接质量有着很大的影响,摩擦系数过大不仅仅降低螺纹紧固件最终所获得的轴向预紧力,也会降低螺纹紧固件的屈服应力;（2）通过力学分析可知,轴向预紧力、等效摩擦直径、牙距、塑性变形及温度变化等因素均会对螺纹连接质量产生影响,且对生产过程中的残余扭矩检测方法发现,拧紧法比拧松法更能直观的显示螺纹扭矩的衰减情况;（3）通过有限元分析发现对于一字形排列及矩形排列的螺栓组在无法同时拧紧时,分别采用从内向外打紧及对角打紧会使得总体的螺纹拧紧质量更好;（4）...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章螺纹连接的力学原理7第二章螺纹连接的力学原理螺纹连接是机械装配过程中最常用的连接手段，特别在整车装配过程中其使用更为普遍，每台车辆将使用2000-3000余颗螺纹紧固件，小到内饰板的固定，大到汽车悬架的连接。因此，螺纹连接质量对整车安全性、可靠性起到十分重要的作用。为了优化螺纹连接质量，首先要理解螺纹连接的原理，随后才能进行针对性的分析、研究。2.1螺纹连接原理螺纹连接是通过螺纹紧固件对被连接件施加夹紧力，进而将被连接件进行连接、固定。在螺栓拧紧过程中，螺纹连接系统受到拧紧力矩的作用下发生形变。如图2.1所示，此时，螺栓受到拉伸力被拉长，而被连接件受到压力而压缩，二者受到的力大小相等，方向相反，此时螺栓施加给被连接件的力被称为螺栓的轴向预紧力。图2.1螺纹连接系统受力图Fig2.1Forcediagramofthreadedconnectionsystem图2.2为非屈服状态下螺纹连接系统在轴向预紧力F作用下螺纹紧固件和被连接件的变形图。图中，OF代表轴向预紧力F，OA代表螺栓的伸长量λA，OB代表被连接件的压缩量λB，假设螺栓的刚度和被连接件的刚度分别为KA和KB，则有：λA=F/KA(2.1)λB=F/KB(2.2)因此，在轴向预紧力F作用下，螺纹连接系统的总变形量λ应为螺栓的伸长量与被连接件压缩量之和，直观上看即为螺母不动，拧紧螺栓，当螺栓头部与被连接面刚接触时到拧紧完成时螺栓头部发生的总位移。此时有：
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文8BABABAKKKKF(2.3)即在非屈服状态下螺纹紧固件的轴向预紧力与螺纹连接系统的总变形量将也是一个线性关系。此时，定义这两者的比值为松弛系数Z，此数值在一定程度上代表了螺纹连接系统的松弛敏感程度，该系数越大，在某些情况下螺纹连接系统越易发生松弛。BABAKKKKZ(2.4)图2.2预紧力作用下螺纹紧固件与被连接件变形图Fig2.2Deformationofthreadedfastenersandconnectedpartsundertheactionofpretension图2.3被连接件受到拉伸载荷时的力学模型Fig2.3Mechanicalmodelofconnectedpartsundertensileload
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车动力电池包螺栓连接振动松动研究[J]. 张宇,杨家友,陈德欣. 噪声与振动控制. 2019(05)
[2]横向振动下螺栓临界松动位移载荷的研究[J]. 高新尚,周廷美,莫易敏,郭胜会,占魁. 机械工程与自动化. 2019(04)
[3]螺栓联接的有限元建模方法研究[J]. 龙荣利,高大威,郑松林,郑腾飞. 农业装备与车辆工程. 2019(05)
[4]螺纹连接模拟分析的简化建模[J]. 赵军涛,李韬,杨甲申. 重型机械. 2019(02)
[5]唐氏螺纹:从螺纹结构解决螺纹松动问题[J]. 唐宗才. 机械工程师. 2019(03)
[6]基于有限元计算的汽缸紧固螺栓应力分布研究[J]. 刘长福,蔡文河,代小号,陈鑫,董树青,杜双明,宁玉恒. 机械强度. 2019(01)
[7]横向载荷作用下螺栓临界松动载荷数值计算方法研究[J]. 张明远,鲁连涛,唐明明,曾东方. 机械工程学报. 2018(05)
[8]单因素方差分析与多元线性回归分析检验方法的比较[J]. 戴金辉,袁靖. 统计与决策. 2016(09)
[9]机械系统中粘滑摩擦研究进展[J]. 刘丽兰,刘宏昭,赵会荣,姚美倩. 机械科学与技术. 2016(05)
[10]基于虚拟激励法的军用汽车随机振动分析[J]. 李杰,王文竹,赵旗,张初旭. 汽车工程. 2016(03)
硕士论文
[1]微型汽车轮毂螺栓联接刚度及振动特性分析[D]. 蔡荣跃.燕山大学 2018
[2]螺栓组装配工艺对应力场影响测试实验及有限元仿真研究[D]. 陈奇兵.华中科技大学 2015
[3]微车高强度螺栓防松性能的研究及分析[D]. 王赓.武汉理工大学 2015
[4]面向螺纹拧紧扭矩设计的前悬架系统动力学仿真[D]. 吴慧.武汉理工大学 2013
[5]高强度螺栓的应力分析及结构疲劳强度优化[D]. 林晓龙.东北大学 2012
本文编号：3566718
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
第二章螺纹连接的力学原理7第二章螺纹连接的力学原理螺纹连接是机械装配过程中最常用的连接手段，特别在整车装配过程中其使用更为普遍，每台车辆将使用2000-3000余颗螺纹紧固件，小到内饰板的固定，大到汽车悬架的连接。因此，螺纹连接质量对整车安全性、可靠性起到十分重要的作用。为了优化螺纹连接质量，首先要理解螺纹连接的原理，随后才能进行针对性的分析、研究。2.1螺纹连接原理螺纹连接是通过螺纹紧固件对被连接件施加夹紧力，进而将被连接件进行连接、固定。在螺栓拧紧过程中，螺纹连接系统受到拧紧力矩的作用下发生形变。如图2.1所示，此时，螺栓受到拉伸力被拉长，而被连接件受到压力而压缩，二者受到的力大小相等，方向相反，此时螺栓施加给被连接件的力被称为螺栓的轴向预紧力。图2.1螺纹连接系统受力图Fig2.1Forcediagramofthreadedconnectionsystem图2.2为非屈服状态下螺纹连接系统在轴向预紧力F作用下螺纹紧固件和被连接件的变形图。图中，OF代表轴向预紧力F，OA代表螺栓的伸长量λA，OB代表被连接件的压缩量λB，假设螺栓的刚度和被连接件的刚度分别为KA和KB，则有：λA=F/KA(2.1)λB=F/KB(2.2)因此，在轴向预紧力F作用下，螺纹连接系统的总变形量λ应为螺栓的伸长量与被连接件压缩量之和，直观上看即为螺母不动，拧紧螺栓，当螺栓头部与被连接面刚接触时到拧紧完成时螺栓头部发生的总位移。此时有：
合肥工业大学专业硕士研究生学位论文8BABABAKKKKF(2.3)即在非屈服状态下螺纹紧固件的轴向预紧力与螺纹连接系统的总变形量将也是一个线性关系。此时，定义这两者的比值为松弛系数Z，此数值在一定程度上代表了螺纹连接系统的松弛敏感程度，该系数越大，在某些情况下螺纹连接系统越易发生松弛。BABAKKKKZ(2.4)图2.2预紧力作用下螺纹紧固件与被连接件变形图Fig2.2Deformationofthreadedfastenersandconnectedpartsundertheactionofpretension图2.3被连接件受到拉伸载荷时的力学模型Fig2.3Mechanicalmodelofconnectedpartsundertensileload
【参考文献】：
期刊论文
[1]电动车动力电池包螺栓连接振动松动研究[J]. 张宇,杨家友,陈德欣. 噪声与振动控制. 2019(05)
[2]横向振动下螺栓临界松动位移载荷的研究[J]. 高新尚,周廷美,莫易敏,郭胜会,占魁. 机械工程与自动化. 2019(04)
[3]螺栓联接的有限元建模方法研究[J]. 龙荣利,高大威,郑松林,郑腾飞. 农业装备与车辆工程. 2019(05)
[4]螺纹连接模拟分析的简化建模[J]. 赵军涛,李韬,杨甲申. 重型机械. 2019(02)
[5]唐氏螺纹:从螺纹结构解决螺纹松动问题[J]. 唐宗才. 机械工程师. 2019(03)
[6]基于有限元计算的汽缸紧固螺栓应力分布研究[J]. 刘长福,蔡文河,代小号,陈鑫,董树青,杜双明,宁玉恒. 机械强度. 2019(01)
[7]横向载荷作用下螺栓临界松动载荷数值计算方法研究[J]. 张明远,鲁连涛,唐明明,曾东方. 机械工程学报. 2018(05)
[8]单因素方差分析与多元线性回归分析检验方法的比较[J]. 戴金辉,袁靖. 统计与决策. 2016(09)
[9]机械系统中粘滑摩擦研究进展[J]. 刘丽兰,刘宏昭,赵会荣,姚美倩. 机械科学与技术. 2016(05)
[10]基于虚拟激励法的军用汽车随机振动分析[J]. 李杰,王文竹,赵旗,张初旭. 汽车工程. 2016(03)
硕士论文
[1]微型汽车轮毂螺栓联接刚度及振动特性分析[D]. 蔡荣跃.燕山大学 2018
[2]螺栓组装配工艺对应力场影响测试实验及有限元仿真研究[D]. 陈奇兵.华中科技大学 2015
[3]微车高强度螺栓防松性能的研究及分析[D]. 王赓.武汉理工大学 2015
[4]面向螺纹拧紧扭矩设计的前悬架系统动力学仿真[D]. 吴慧.武汉理工大学 2013
[5]高强度螺栓的应力分析及结构疲劳强度优化[D]. 林晓龙.东北大学 2012
本文编号：3566718
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