[发明专利]一种拧紧力矩的设计方法

权利要求书

1.一种拧紧力矩的设计方法，包括如下步骤：

(1)实测紧固件支承面、螺纹副的摩擦系数u_w、u_s，并统计出其-3σ的最小摩擦系数u_smin、u_wmin及+3σ的最大摩擦系数u_smax、u_wmax；

(2)实测或多体动力学仿真计算连接位置的径向X、Y方向的最大受力Fx、Fy及轴向Z方向的最大受力Fz；

(3)计算当下选用的紧固件可承受的最大预紧力F，同时以最小摩擦系数u_smin、u_wmin计算其可承受的最大拧紧力矩M_max；

(4)以步骤(3)中计算出的最大拧紧力矩M_max计算连接位置支承面的最小摩擦力f_min，同时计算紧固可靠时支承面所需的最大摩擦力f’，f_min与f’的比值，即为拧紧力矩径向安全系数；

(5)以步骤(3)中计算出的最大拧紧力矩M_max计算轴向最小预紧力F_min，F_min与步骤(2)中Fz的比值，即为拧紧力矩轴向安全系数；

(6)安全系数大于1.3时，则紧固件选型及拧紧力矩设计合理，否则需提升紧固件规格或性能。

2.根据权利要求1所述的一种拧紧力矩的设计方法，其特征在于，步骤(3)中当设计弹性装配的拧紧力矩时，最大预紧力F＝(0.8～0.9)×Fp；当设计为超弹性装配的拧紧力矩，则最大预紧力F＝σ_y×A_s，其中Fp为紧固件的保证载荷，σ_y为紧固件材料的屈服应力，A_s为螺纹公称应力截面积，A_s的计算公式如下：

单位为mm²，其中d为紧固件公称直径，单位为mm，α'为螺纹牙侧角，一般为30°；对于弹性装配，最大拧紧力矩M_max计算公式如下：

M_max＝K_min×F×d/1000

对于超弹性装配，最大拧紧力矩M_max计算公式如下：

单位均为N.m，其中，

d为紧固件公称直径，单位为mm，

P为紧固件螺距，单位为mm，

dA为螺纹公称应力截面积的等效直径，单位为mm，

K_min为最小扭矩系数，

d₂为螺纹中径，单位为mm，d₂＝d-3/8×P×cotα'，

D_W为支承面摩擦扭矩的等效直径，单位为mm，

式中dw为支承面外径，dh为支承面内径，单位均为mm。

3.根据权利要求2所述的一种拧紧力矩的设计方法，其特征在于，步骤(4)中最小摩擦力f_min的计算公式如下：

单位为N，式中m％为需考虑的紧固工具的精度误差，

K_f为扭矩系数，此时

4.根据权利要求2所述的一种拧紧力矩的设计方法，其特征在于，步骤(5)中轴向最小预紧力F_min的计算公式如下：

单位为N，式中m％为需考虑的紧固工具的精度误差，其中K_max为最大扭矩系数，