汽车@@螺栓连接@@的拧@@紧@@@@与@@防松是怎么做的@@？

螺栓连接@@广泛应用于机械装备@@@@、航天航空@@、汽车@@、轨道交通等领域@@，是紧@@固件连接中最基本的结构形式@@。汽车@@装配过@@程中@@，螺栓连接@@具有可批量化@@、标准化@@、结构简单@@、易于拆卸等优点而得到最为广泛的应用@@。车辆在行驶过@@程中@@，因@@为振动@@@@、高低载荷变化@@、冲击或者长期处于工作状态时@@，螺栓容易产生松动甚至脱落现象@@，给汽车@@的行驶带来很大的安全隐患@@，对于汽车@@用螺栓连接@@的拧@@紧@@@@与@@防松的研究成为各汽车@@厂研究的课题@@。

01 螺栓连接@@的拧@@紧@@@@

1.1 螺栓紧@@固原理@@ 

采用螺栓连接@@的目的是使@@ 2 个被连接件紧@@密贴合@@，因@@为连接件要承受一@@定的动载荷@@，所以还需要被连接件具备@@足够的压紧@@力@@@@，以保@@证被连接零件的可靠连接和正常工作@@。这样就要求作为连接的螺栓在拧@@紧@@后要具有足够的轴向预紧@@力@@。轴向预紧@@力的施加是依靠@@“拧@@ 紧@@”来实现的@@，拧@@紧@@的过@@程就是施加扭矩@@的过@@程@@，如图@@ 1 所示@@。

在拧@@紧@@的过@@程中@@，扭矩@@、预紧@@力随着角度的变化而变化@@，大致可以分为@@ 3 个阶段@@@@（见图@@ 2）。

第@@1 阶段@@：在开始拧@@紧@@时@@，由于螺栓与@@被连接件未接触@@，故压紧@@力@@为零@@，但是存在一@@定的摩擦力@@，所以扭矩@@@@ T 保@@ 持在一@@个较小的数值@@。第@@ 2 阶段@@：当螺栓与@@被连接件开始接触后@@，压紧@@力@@ F 和扭矩@@@@ T 随转角@@ A 的增加迅速上升@@。第@@ 3 阶段@@：达到屈服点@@，螺栓开始塑性变形@@，转角增加较大而压紧@@力@@和扭矩@@@@却增加较小@@，甚至不变@@。如在继续拧@@紧@@@@，扭矩@@ T 和压紧@@力@@@@ F 下降@@，螺栓产生断裂@@。 

根据螺纹的特性和拧@@紧@@过@@程中的力学分析@@，T 与@@ F 的关@@ 系为@@：T=K F d，其中@@：T 为拧@@紧@@扭矩@@@@；F 为预紧@@力@@；d 为公称直径@@，与@@螺栓的型号@@有关@@；K 为扭矩@@系数@@，与@@支承面粗糙度和润滑情况@@、螺纹副精度和润滑情况等有关@@。 

1.2 螺栓拧@@紧@@的控制方式@@ 

扭矩@@直接拧@@紧@@法@@：扭矩@@拧@@紧@@法的理论基础是扭矩@@大小和轴向预紧@@力之间@@存在@@T=KFd的关@@系@@。通过@@将拧@@紧@@工具设置到某个扭矩@@值来控制被联接件的预紧@@力@@，如图@@ 3 所示@@。

在工艺过@@程@@、零件质量等因@@素稳定的前提下@@，该拧@@紧@@方式操作简单@@、直观@@，目前@@ 被广泛采用@@。由于外界不稳定条件对扭矩@@拧@@紧@@法的影响很多@@，所以通过@@控制拧@@紧@@扭矩@@间接地实施预紧@@力控制的扭矩@@法将导致对轴向预紧@@力控制精度低@@。而且有极少数的螺栓联接@@，扭矩@@已达到规定值@@，而螺栓头还未完全与@@被联接件贴合或间隙有时很小@@，目视不容易发现@@。此时扭矩@@值合格@@，但预紧@@力很小@@，甚至没有@@。所以扭矩@@@@直接控制拧@@紧@@法操作方便@@，但是精度较低@@，一@@般控制在@@±25%左右@@，主要用在非关键部位@@。 

转角拧@@紧@@法@@：转角拧@@紧@@法@@是在扭力直接拧@@紧@@法的基础上发展起来的@@。螺栓拧@@紧@@时的旋转角度与@@螺@@ 栓伸长量与@@被拧@@紧@@件松动量的总和大致成比例关系@@，因@@而可采取按规定旋转角度来达到预定拧@@紧@@力的方法@@。转角拧@@紧@@法@@的曲线走向如图@@@@ 4 所示@@。

将螺栓拧@@紧@@到起始力矩@@，再旋转一@@@@ 定的角度@@，将螺栓拉伸到弹性变形区域@@。旋转角度拧@@紧@@法的实质是控制螺栓的伸长量@@，在弹性范围内轴向预紧@@力与@@伸长量成正比@@，控制伸长量就是控制轴向力@@。该方法装配精度高@@，可控制在@@±15%以内@@，一@@ 般用于要求较高的装配部位@@，抗松动@@、抗疲劳性能更佳@@。 

屈服点拧@@紧@@法@@：屈服点拧@@紧@@法@@是利用材料屈服的现象发展起来的高精度拧@@紧@@方法@@。这种控制方法是通过@@对拧@@紧@@的扭矩@@@@ / 转角曲线斜@@ 率的连续计算来判断确定屈服点的@@。螺栓在拧@@紧@@的过@@程中@@@@， 期扭矩@@@@ - 转角的变化曲线如图@@@@ 5 所示@@。

真正拧@@紧@@开始时@@，斜率上升很快@@，之后经过@@简短的变缓后而保@@持恒定@@（a-b 之间@@）， 过@@ b 点后@@，其斜率经简短的缓慢下降@@后@@，有快速下降@@@@。当斜率下降@@一@@定值时@@（一@@般定义为最大斜率的@@ 1/2），说明已达到了屈服点@@，立即发出停止拧@@紧@@信号@@@@。屈服点控制法的拧@@紧@@精度非常高@@，预紧@@力大约在@@±4%左右@@，其拧@@紧@@工具的价格昂贵@@。

02 螺栓连接@@的防松措施@@

螺栓防松是通过@@消除@@（或限制@@）螺纹副之间@@的相对运动@@， 或增大相对运动的难度@@，防止连接松脱@@，保@@证连接安全可靠@@。防松的措施多种多样@@，下面介绍几种常用的防松措施@@。 

2.1 附加摩擦力的防松@@ 

附加件摩擦力防松主要有@@ 3 种方式@@：双螺母拧@@紧@@结构@@、 弹簧垫圈@@拧@@紧@@结构及自锁螺母拧@@紧@@结构@@。双螺母拧@@紧@@结构@@是通过@@增加一@@颗螺母与@@原有紧@@固螺母相互挤压@@，使其受到附加的压力和摩擦力@@，从而增加防松效果@@，如图@@ 6 所示@@。

弹簧垫圈@@拧@@紧@@结构是依靠垫圈@@压平而产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧@@@@，同时垫圈@@斜口的尖端抵住螺栓或者螺母与@@被连接件的支撑面@@，也有防松作用@@。但这种结构在振动冲击载荷作用下防松效果较差@@，一@@般用于非关键连接@@，如图@@ 7 所示@@。

自锁螺母拧@@紧@@结构有全金属自锁金螺母和非金属嵌件锁紧@@螺母两种@@，两种螺母在使用过@@程中@@，通过@@自身的形变产生锁紧@@效果@@， 在底盘的关@@键部位使用广泛@@，如图@@ 8 所示@@。

2.2 机械防松@@ 

机械防松@@主要有六角开槽螺母配开口销@@、圆螺母与@@止动垫片等结构@@。六角开槽螺母配开口销是开口销穿过@@螺母的槽和螺栓末端的销孔@@，并将开口销尾部掰开与@@螺母侧面贴紧@@@@，将螺母和螺栓锁紧@@@@，如图@@ 9 所示@@。

这种结构防松可靠@@，可用于激烈的冲击@@、振动部位@@。圆螺母与@@止动垫片是将单耳或者双耳止动垫片分别向螺母和被连接件的侧面折弯贴紧@@@@，如图@@ 10 所示@@。

2.3 其他方式@@ 

化学防松@@：在螺纹间增加厌氧胶等密封材料@@，拧@@紧@@螺母后@@， 厌氧胶经过@@一@@定的时间可以固化@@， 从而可靠地粘结螺纹@@，防止螺纹相对运动@@。永久防松@@：在螺栓与@@螺母接触面上通过@@端铆@@、冲点@@、点焊等方式@@，使螺栓与@@螺母形成刚性连接防止其相对运动@@。除了以上防松的措施外@@，还可以通过@@更换细牙螺栓@@、增大预紧@@力@@（在可行的范围呢@@）、提高员工的操作技能@@、提升零件螺栓和连接件的制造精度等途径提升螺栓的防松效果@@。