首页 >> 日韩

开档消除间隙所需预紧力计算与对扭矩衰减的影响铝合金

发布时间:2022-10-11 21:51:07 来源:润正机械网

一、概述

对于扭矩衰减影响因素非常多,本文对开档间隙和开档零件开档处刚度对扭矩衰减的影响通过有限元分析结果进行分析,确定开档间隙和开档零件刚度可能会对扭矩衰减造成的影响。

汽车紧固件连接中开档结构非常常见,特别在底盘连接中,几乎能够占到高强度连接处的50%以上。在实际工作中大家都会有这个情况,对于类似转向节和制动钳,轴承和转向节这种单面连接,只要中间没有比较软的零件,如挡泥板没有很软,没有出现毛刺边缘,没有出现明显的平面度问题,而且挡泥板的刚度往往都是很小的,特别是挡泥板如果没有夹在转向节和轴承的中间的设计,这种单面连接往往在装配完成后,不会产生扭矩衰减问题。

二、开档消除间隙所需预紧力计算

出现较多扭矩衰减问题的出处往往是开档连接部位,螺栓孔开孔较大的部位。开档连接如减震器下安装点连接,如图1.这种情况实际装配后,往往比较容易出现衰减,而且这种开档部位一般都是冲压件,焊接件,开档间隙,开档的平面度,平行度很难精确控制,一般开档间隙控制到1.5mm以内已经算是比较好的情况。

图1减震器开档连接

对于开档结构,在螺栓计算时候,大家都会考虑消除开档间隙所需要的一个预紧力,螺栓拧紧后实际有效的预紧力就会要减去该消除间隙所需的预紧力。在CAE分析时候一般按照被连接件开档处的刚度进行计算开档力。例如开档间隙最大1.9mm,知道此处的刚度,就可以通过刚度乘以最大间隙就可以得出消除该间隙所需要的预紧力。

图2消除间隙所需的预紧力

三、分析讨论

上述是目前计算消除间隙所需预紧力的一种方法,也是比较简单的一种方法。从这个计算方法中可以看出是消除这个最大间隙所需的预紧力,实际情况是螺栓拧紧后消除这个间隙是一个锥度开档,另外,螺栓头处还会受到一个预紧力下压作用,把原本锥形的开档在螺栓头处又给压平了(此处姑且按照这种两部情况进行分析)。如图3,实际在这种真实的情况下,所需的预紧力会不会更加大呢?理论上应该是会更大,因为此处螺栓头处的一个局部区域刚度会更大一些。

图3开档结构实际有限元模拟分析结果

消除间隙所需要的预紧力是不是可以无限大,只要设计的螺栓预紧力足够大,能够满足外部载荷的要求即可。消除间隙所需的预紧力多大比较合适,目前没有一个明确的说法,分析认为消除该间隙的力不能无限大,否则,螺栓拧紧后会产生扭矩衰减。建议不能超过螺栓实际装配预紧力的20%,可以从拧紧曲线中进行判断消除间隙所需预紧力的大小,如图4。

图4消除开档间隙所需的预紧力越大装配图到直线段处扭矩会更大

开档结果的刚度越小分析认为造成扭矩衰减的影响越小。下面以一个开档零件板厚3.5mm、2.0mm分别进行计算分析,最大间隙都是相同以1.2mm为例,计算结果表明,开档零件板厚为3.5mm时,螺栓拧紧后在开档根部和螺栓头处都出现较大的应力,应力都超出了材料的屈服强度,如图5。而开档零件板厚为2.0mm时,螺栓拧紧后在开档根部基本上没有出现较大的应力,只有在螺栓头螺栓孔处出现较大应力,这个是螺栓拧紧后的压应力,如图6.

图5开档零件3.5mm板厚计算分析结果

图6开档零件2.0mm板厚计算分析结果

由于开档零件刚度更大,开档零件板厚更厚,造成拧紧后开档结构零件应力超过屈服强度,所以在拧紧螺栓后,会缓慢的产生继续的屈服变形,这样就会造成螺栓的扭矩衰减。

在螺栓拧紧时候,被连接件会继续压缩,衬套也会继续压缩,实际上最终拧紧后的有效预紧力会更小一些。所以,中间衬套如果是采用铝合金的衬套,由于弹性模量小,同样预紧力作用下压缩变形大,这样会造成螺栓的有效预紧力会更低一些。

四、结论

开档零件刚度大,开档间隙大会对螺栓的扭矩衰减产生一定的影响。开档零件的板厚越小,这样消除间隙时候弯曲应力会以平方关系降低,所以,在满足强度要求的情况下,开档处板厚尽量小,这样对扭矩衰减会有好处。

对于开档影响扭矩衰减的问题,欢迎大家继续讨论,也可以在下方留言交流。

同仁堂国公酒的作用是什么

14个月宝宝咳嗽有痰怎么办

华邦异维A酸胶囊的效果

口腔溃疡白色创面凹陷怎样能好

糖尿病人长期吃药如何保护肝脏

友情链接