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具體示例:M12-10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓的擰緊扭矩設(shè)計(jì)
適用場(chǎng)景:汽車底盤關(guān)鍵連接(如懸架螺栓)
1. 參數(shù)設(shè)定
螺栓規(guī)格:M12(公稱直徑12mm),強(qiáng)度等級(jí)10.9級(jí)(最小抗拉強(qiáng)度1040MPa,,屈服強(qiáng)度940MPa),;
摩擦系數(shù):潤(rùn)滑條件下取μ=0.12(螺紋與支撐面摩擦系數(shù)一致);
目標(biāo)預(yù)緊力:根據(jù)連接件受力需求,,需達(dá)到螺栓屈服強(qiáng)度的70%(即658MPa),。
2. 扭矩計(jì)算
方法一:簡(jiǎn)化公式法
𝑇=𝐾×𝐷×𝐹
K=0.18(潤(rùn)滑條件);
D=0.012m,,F(xiàn)=0.7×940×A,,其中螺紋應(yīng)力截面積 𝐴=84.3mm2(M12粗牙螺紋);
計(jì)算得出
T=0.18×0.012×(0.7×940×84.3)≈137N.m ,。
方法二:查表法
參考《汽車用螺紋緊固件擰緊扭矩規(guī)范》及行業(yè)手冊(cè):
M12-10.9級(jí)螺栓在μ=0.12時(shí),,推薦扭矩范圍為 137-171 N·m;
若摩擦系數(shù)升至μ=0.16(無(wú)潤(rùn)滑),,扭矩需修正至 206-250 N·m ,。
3. 動(dòng)態(tài)調(diào)整與驗(yàn)證
最弱原則:若被連接件為鋁合金(強(qiáng)度低于鋼),需降低扭矩至鋁合金屈服極限對(duì)應(yīng)的80%(約 110 N·m),;
工藝驗(yàn)證:實(shí)際裝配時(shí),,通過(guò)扭矩-轉(zhuǎn)角法或超聲波檢測(cè),確保螺栓預(yù)緊力達(dá)設(shè)計(jì)值的±15%范圍內(nèi),。
關(guān)鍵要點(diǎn)
摩擦系數(shù)控制:潤(rùn)滑可降低扭矩需求約40%,,但需避免過(guò)度潤(rùn)滑導(dǎo)致夾緊力不足,;
工藝匹配:高強(qiáng)度螺栓需配合彈性墊片或防松膠,防止振動(dòng)工況下松動(dòng),。
通過(guò)以上示例可快速確定常見(jiàn)螺栓的擰緊扭矩,,實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合工況動(dòng)態(tài)優(yōu)化。 |
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