车轮螺栓螺母可靠性研究.pdf

汽车实用技术
2017年第16期
测试试验
AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY
2017NO.16
10.16638/j.cnki.1671~-7988.2017.16.050
车轮螺栓螺毋可靠性研究
吴雪峰,宋方方
(陕西重型汽车有限公司,映西西安710200)
摘要:车轮轮胎螺毋松动易导致轮辋螺栓孔失圆,螺栓丝扣损、螺纹处断裂等问题,文章通过失效件摩擦系数、
扣受力檢测分析,并结合失效螺栓的装配条件与受力情況分析,综合几方面结构的设计改进及优化,提出了优化提
升方案。
关键词:摩擦系数;有效旋合长度;扣受力
中图分类号:U467文献标识码:A文章编号:1671-7988(2017)16-144-03
Reliability reseach of vehicle wheel bolt and nut
Wu Xuefeng, Song Fangfang
Shaanxi Heavy Automobile Co. LTD, Shaanxi Xi'an 710200
Abstract: The whccl tyre loose nut is casy to causc thc rim bolt holc circlc, bolt thread problcm such as wcar and fractur
in thread. This articlc prcscnts a lifting schemc optimiation by thc analysis of thc failure parts, mcchanical friction
coeficient test, combined with the failure of the bolt assembly condition and force analysis, the comprehensive aspects on
the structure of the design improvement and optimization
Keywords: the coefficient of friction; effective screw length; the buckle stress
CLC NO: 0467 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2017)16-144-03
前言
车轮是汽车行驶系统中的重要部件,是承受车辆重量及
运动冲击的关键安全件,其功用是:支撑整车;缓和由路面
图1装配示意图
传来的冲击力:通过轮胎同路面的附着作用来产生驱动力和
通过失效数据分析,车轮螺栓故障模式为螺纹滑丝、螺
制动力,承担越障提高通过性的作用等。但轮胎螺母松脱,纹处断裂。各故障占比为
造成行驶过程中轮胎几乎飞出,车轮螺栓利车轮螺母的螺纹
车轮螺栓各故障模式占比
纹滑丝
被毁,后轮轮毂总成受损严重,影响驾承安全性能。
头部断裂
1失效数据分析
头部断裂
汽车车轮螺栓的功用是用米联接轮毂与轮辋,在汽车行
图2数据统计图
驶过程中,如果出现车轮螺栓滑丝、螺母松动乃至断裂,将
严重危及车辆的行驶安全。
2故障原因诊断分析
2.1影响因素
作者简介:吴雪峰,就职于陕西重型汽车有限公司
涉及螺栓螺母故障的困素较为广泛,影响螺栓螺母失效
万方数据
2017年第16期
吴雪峰等:车轮螺栓螺母可靠性研究
的因素有以下多种
3)摩搽系数稳定剂处理后,效果较好。
1)紧固件质星是否达标(材质要求、机械性能、零件尺
化01,12.013.012.0.12.013.0.11013.2
寸等)
特02.032.0.37、031,032,0.3,025.0320.12
钟+0.12、0.11,0.12、0.14、0.08、0.12、0.12、0.120.04
2)螺纹装配扭矩的大小,不但与摩擦系数有关,而且与
螺纹的直径、螺纹材料、螺纹表面处理情况、螺纹材料热处
达克y0.21,0.25、0.25、0.23,0.25、0.28、0.1、0.270.09
达虎了·滑0.12,0.1,0.07,0.6,0.07,0.07,0.07,0.
理情况、螺纹精度、表面粗糙度、硬度、抗疲劳性能、润滑
+岸擦数0.09、0.09、0.08、0.09、0.09、0.08、0.08、0.11
0,08、0,08
03
情况、螺母支撑面及内外倒角等诸多因素有关。
图5车轮螺栓螺毋的摩擦系数实測值
3)用户使用工况、保养等
在装配过程中,涂抹润滑脂的均匀性不易控制,可能会
2.2试验对比
导致实际摩擦系数的散差增大(暂无实测数据,推测的最大
从试验结果判断,螺栓杆部疲屶强度的安全裕度很大
车轮螺栓失效60%以上是滑丝,断裂也是“先松、后断”,
范围是0.08-0.37)。摩擦系数稳定剂处理是螺母生产的最后
道工序,无需在装配线上涂抹。
所以车轮螺栓失效首先发生在螺纹牙部位。
号
垂向工况驱动工况制动工况侧滑工况
防止超出屈服点校核Ss1.7537「1.7537175371.4871
疲劳应力校核SD「无限秀命「无限寿命「无限秀命20.3416
表面压应力校核Sp
1.7381
1.7381
1.7381
抗横向滑移校核S163142.30072.431912106
图6现场装配示意图
图3试验分析
装配过程按“550土50Nm”扭矩进行控制,而真正起夹
2.3摩擦系数影响
紧作用的是预紧力,摩擦系数散差会引起预紧力的变差,汽车
根据 SCHATZ的相关试验数据,相同的安装扭矩,牒擦轮螺栓、螺母的摩擦系数散差过大,会引起连接的可靠性变
系数=008和=016时,其螺栓摩擦系数和扭矩的关系,差
相同扭矩下,=008所产生的轴向夹紧力比=0.6提高了2.3螺母结构的影响
81.8%.
3.1螺纹有效旋合长度
u=0.08
u=0.16
根据VDI2230标准,利用 Launch thread软件计算
Meff-21.11,得到安全的有效旋合长度为:14扣
口螺纹摩擦力
螺栓头摩掾
C (, ut:+d-a-dmn 30 n d
图4试验分析
据了解,德国VDI标准推荐:摩擦系数应该不小于0.08
松动的问题),不大于0.2(粘滑效应、螺栓利用率低等),
以M22*1.5,10.9级螺栓为例,为提高同规格螺栓的最大允
许预紧力,应适当减小螺纹的摩擦系数。
最大允许的预紧力
图7螺纹有效旋合长度计算
2.3.2扣受力螺纹牙结构
根据计算分析:由11扣提升至14扣,降低第一扣载荷
aon0000913010002903
7.3%;进一步提高至16扣,降低幅度2.7%
图5最大预紧力图示
第一扣載荷占比比11扣降低
不同材质连接摩擦系数分析:
11扣
23.20%
21.50%
7.3
1)镀锌+镀锌:摩擦系数最大,且散差最大,涂润滑脂
15扣
以后,状态良好
16扣
20.88%
2)镀锌+达克罗:摩擦系