·螺纹连接计算分析方法及应用·《北京汽车》2023.No.1·38·北京汽车文章编号：1002-4581（2023）01-0038-04螺纹连接计算分析方法及应用杨秋榕，苏雨涛YangQiurong，SuYutao（北京汽车研究总院有限公司整车架构中心，北京101300）摘要：基于VDI（VereinDeutscherIngenieure，德国工程师协会）2230计算准则，阐述螺纹连接的计算及分析方法。运用MDesignbolt计算软件，对某车型控制臂与转向节连接点开展理论分析计算，对螺纹连接的夹紧力、螺栓强度、材料表面应力、连接抗滑移性能等多项关键设计参数进行分析校核。分析结果表明，控制臂与转向节螺纹连接设计的螺栓强度、抗滑移能力等均满足服役工况需求。关键词：螺纹连接；夹紧力；抗滑移安全系数中图分类号：U463.460.2文献标志码：ADOI：10.14175/j.issn.1002-4581.2023.01.0090引言螺纹连接是汽车的一种重要连接方式，其可靠性对整车性能有至关重要作用，其设计及验证越来越受到车企重视。20世纪70年代，德国提出了高强度螺纹连接系统的计算准则—VDI（VereinDeutscherIngenieure，德国工程师协会）2230，用于指导螺纹连接设计及计算，至今国内外各大车企仍将VDI2230作为螺纹连接正向开发设计及校核的准则[1-2]。1螺纹连接计算方法VDI2230准则将螺栓和被连接件的力学行为视为一对相互作用的弹簧，螺栓受拉伸，被连接件受压缩。当无外载荷作用时，螺栓张力和被连接件压力大小相等；当螺纹连接受到外载荷作用时，沿螺栓径向的外载荷由被连接件之间摩擦力来抵消，沿螺栓轴向的外载荷由螺栓和被连接件共同分担，螺栓和被连接件之间的刚度或柔度比决定了二者所分配载荷的比例。此外，计算时还须考虑拧紧过程中接触表面之间发生微观塑性变形导致的嵌入损失，以及由于温度变化引起的夹紧力损失。螺纹连接的基本计算式为MmaxAMminAkerfAZVth[(1)]FFFFFFααφ=·=+=++Δ（1）式中：FMmax为需求最大装配夹紧力；FMmin为需求最小装配夹紧力；αA为拧紧系数，与拧紧工艺及工具有关；Fkerf为必须最小夹紧力；φ为载荷因子，与螺栓和被连接件的柔度比相关；FA为沿螺栓轴向的外载荷；FZ为嵌入损失，即由于装配过程中表面微观塑性变形造成的夹紧力损失；ΔFVth为温度变化导致的预紧力变化。当螺纹连接的目的主要为传递载荷，且无其他密封需求时，必须最小夹紧力Fkerf计算式为QmaxtmaxkerfFTminMaTminFMFqqrμμ=+···（2）式中：FQmax为沿螺栓径向的最大外载荷；Mtmax为作用在螺栓轴向的转矩；qF和qM分别为螺...
