分析拧紧力矩对后桥轮胎螺栓断裂的影响.pdf

汽车实用技术
2017年第17期
测试试验
AUTOMOBILE APPLED TECHNOLOGY
2017NO.17
10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.17.043
分析拧紧力矩对后桥轮胎螺栓斷裂的影晌
李祥喜
(安徽江淮汽车集用股份有限公司,安微合肥230001)
摘要:文章主要通过对轮胎螺栓拧紧力矩校核分析,确认某皮卡后桥轮胎螺栓断裂问题是由于轮胎螺栓拧紧力矩
不合理,螺栓摩搽系数选取不当导致。并对轮胎螺栓拧紧力给出优化方案。最后对设计优化进行了实物验证,证
明了改进是有效的,从设计源头解決了后桥轮胎螺栓断裂问題。通过本次故障分析利优化设计,也为同类结构的轮
胎螺栓设计提供了一种轮胎螺栓校核的方法。
关键词:轮胎螺栓;车轮螺母;拧紧力矩;摩擦系数
中图分类号:U4673文献标识码:A文章编号:1671-7988(2017)17-114-04
The influence of tightening torque on the bolt fracture of rear axle is analyzed
Li Xiangxi
( Anhui Jianghuai Automobilc Group Corp, Lid, Anhui Hclci 230001)
Abstract: In this articlc, the racturc problcm of the tire bolt of a pickup truck is dctcrmincd by thc failure of thc lightning
torquc of the ir bolt and h improper ction ofthe bolt friction cofficient give an optimization plan for tightening torquc
of the tire bolt. Finally to improve the design of sample physical verification, proved that the improvement is effective, rear
axle tire bolts Fracture problcms wcrc solved from the dcsign sourcc. Through thc failure analysis and design optimization,
providing a tire bolt check method for the tire bolt design
Keywords: tire bolt; wheel nut; tightening torque; friction coefficient
CLC NO. 0467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988(201717-114-04
前言
1故障车力矩分析
轮胎螺栓是后桥上一个十分重要的紧固件,其功用是用
来固联轮毂与轮盘,通过车轮螺母将车轮总成固定在后桥上,
使车轮实现承载和传递动力的作用。在汽车行驶过程中,如
果出现轮胎螺栓松动乃至断裂,将严重危及车辆的行驶安全
某皮卡强化路试验后,发生后桥轮胎螺栓断裂、轮胎脱
落的问题。木文通过对轮胎螺栓拧紧力矩的分析,探究后桥
图1轮胎螺栓整体分布及载荷图
轮胎螺栓断裂故障原因,并提出优化措施,为解决类似问题
本次研究的某皮卡车型配置的车轮为铝轮,6颗螺栓铆
提供一条可参考的途径。
压在轮毂上,轮胎螺栓与轮辋不接触,通过螺蚪与轮辋的配
合锥面提供轮辋的压紧力,轮胎螺栓整体分布及载荷见图1。
作者简介:李祥喜,就职于安微江淮汽车集团股份有限公同司
轮胎在倒车制动时后轮单个轮胎的最大制动力矩为MO
万方数括
2017年第17期
李祥喜:分析拧紧力矩对后桥轮胎螺栓断裂的影响
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1200N.m,螺栓轴心线与车轮轴线的半径为r1-=69.85mm
Ks一一考虑接触面不稳定等的可靠性系数,一般
试验场反馈,一试验车(2#)在经过搓衣板路后右后轮取1.2~1.5
胎螺栓个部断裂、右后轮脱落,故障发生后檢查发现同批次
在此连接副中,取值以=0.25,Ks=1.5时,假定F1=F
另外一台试验车(1#)也存在轮胎螺栓断裂问题。接到故障=3=4=s=F6
反馈后,立即着手对两辆试验车故障车轮、轮胎螺栓进行分
r1?2ゴ3=T4=r;ゴ6=69.85mm,将数值带入式1中,可得:
析并对其他车轮螺母进行了螺母力矩测试利结果对比。对比
KSMU
1.5×1200×10
=17.18KN
结果见表1:
ucr+c+cr+uCr+Cr+c6×0.25×69.85
表1故障车其他轮胎和同批次试验车车轮螺母力矩对比
2.3螺栓所提供最小预緊力
车辆」序号」左前轮」右前轮左后轮」右后轮
轮胎螺栓规格:M12×1.5×46,等级10.9级。支撑面结
构见图2。
螺纹中径:d2=11.026mm,屈服强度:o2=940MPa,
□
扭矩要求:110~130N
摩擦系数:螺纹部分=0.15-0.30,(六价黄锌,不带摩擦控
1.2#车左后轮扭矩大部分较小
制润滑剂),支撑面以=0.10-0.16,(亮度铬)。
」且与要求扭矩差距较大
1196922试验场当天和之新装的
应力截面积:A0=88.1mmf
2186.8234
扭矩全部过大,其中一半扭矩超
由上可得支撑面等价扭矩半径
251566
过200N·m
mm
当gc=0.3,は=0.16,拧紧力矩Mamn=110N.m
经过观察轮胎螺栓断面、轮辋螺栓安装孔已严重变形,
结合螺母贴合面磨损,断掉的螺栓带螺母已非常松动,未动
0.159xP+0.577×d2x。+D。×4×0.52.IKN
的左后轮扭矩较小的现象,且前期可靠性车辆均未出现该问
考虑螺栓安装后轴向力的衰减,取衰减系数r=0.7,则
题,可初步判定故障为车轮螺母松动,无法提供足够压紧力,
22.1X0.7=15.47KN
轮辋与制动鼓发生相对运动,轮胎螺栓受剪切应力最终断裂
根据上述计算可得
初步判定轮胎螺栓安装扭矩不合理是导致螺栓断裂的原因
安全系数
0.90
17.18
2轮胎螺栓设计校核
安全系数小于1,理论校核不合格,从故障车扭矩测量
2.1轮胎螺栓、螺毋结构
结果看轮胎螺栓左后轮扭矩较小,拧紧力矩为120±10N.m,
轮穀与螺母的接触局部细节尺寸见图2,支撑面为锥面,不能提供所需的预紧力,车轮螺母松动,无法提供足够压紧
轮胎螺栓:MI2×1.5×L10.9级达克罗表面处理,轮胎螺母:力。
MI2×1.5镀亮铬,定扭装配,扭矩要求120土10N.m
因此需重新计算螺栓合理的拧紧力矩,并用修正后的拧
紧力矩重新校核,以判断现用轮胎螺栓在调整拧紧力矩后解
到动数
决螺栓断裂的问题。
2.4调整安装扭矩后的螺栓设计校核
螺栓动态屈服扭矩:螺纹膵擦系数μ-0.15,=0.10时,
车轮嫘母
屈服轴力为
On×A
图2单个轮毂螺栓连接副剖面图

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