在沒(méi)有外載荷作用下螺栓出現(xiàn)松動(dòng)，主要考慮在螺栓連接裝配后出現(xiàn)的松動(dòng)，這個(gè)時(shí)候往往是因?yàn)樵O(shè)計(jì)問(wèn)題或零部件的質(zhì)量問(wèn)題，出現(xiàn)的松動(dòng)，此時(shí)，如果檢測(cè)靜態(tài)扭矩MNA1，螺栓連接的扭矩往往會(huì)出現(xiàn)很大的衰減，也就是所謂的非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)。

如果收到外載荷以后，螺栓出現(xiàn)了松動(dòng)，此時(shí)，很大的可能性是螺栓受到外載荷以后，螺栓預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力不足夠克服外部的橫向載荷，在橫向外載荷作用下，螺栓產(chǎn)生了往復(fù)的滑動(dòng)，使螺栓產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)松動(dòng)，此時(shí)，比較明顯的出現(xiàn)螺栓的劃線發(fā)生了位移。

當(dāng)然也有一些情況下，螺栓與螺栓孔之間的間隙比較小，即使產(chǎn)生了滑動(dòng)，還不足以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)松動(dòng)，這時(shí)候就有可能產(chǎn)生零部件結(jié)合面之間磨損造成夾緊長(zhǎng)度減少，此時(shí)也是仍然是非旋轉(zhuǎn)松動(dòng)。

將一個(gè)發(fā)電機(jī)零部件固定到安裝支架上的M10 -8.8級(jí)粗牙螺栓，擰緊扭矩為50Nm, 裝配溫度20℃；工作溫度88℃。支架材料為普通結(jié)構(gòu)鋼板厚10mm;發(fā)電機(jī)箱體材料為某一種鋁合金材料ALSI7MG。車輛運(yùn)行過(guò)一段時(shí)間后，螺栓松動(dòng)。

材料：

殼體鋁合金材料的， 抗拉強(qiáng)度按照160MPa，

屈服強(qiáng)度89MPa計(jì)算考慮，

材料的剪切強(qiáng)度按照83MPa，

螺紋孔孔深25mm；

但是因選用的螺栓長(zhǎng)度，

螺栓實(shí)際嚙合長(zhǎng)度僅僅為15mm。

現(xiàn)在分析：螺紋在安裝裝配條件下及工作溫度下螺紋孔螺紋強(qiáng)度是否足夠？是否會(huì)發(fā)生塑性變形？無(wú)論外載荷大小如何，假設(shè)螺栓選型是滿足要求，擰緊后預(yù)緊力無(wú)論大小也都能滿足外載荷要求的情況下，只保證螺紋孔螺紋不發(fā)生塑性變形，擰緊后螺紋嚙合長(zhǎng)度滿足要求，那么，推薦多少扭矩合適？

分析思路：

具體分析，可以按照VDI 2230標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算校核，本次為了分析方便，采用計(jì)算軟件SD PRO計(jì)算分析。

按照摩擦系數(shù)0.12-0.18進(jìn)行計(jì)算，該螺栓的擰緊扭矩最大可以達(dá)到52.47Nm，故按照當(dāng)前設(shè)計(jì)擰緊扭矩50Nm是勉強(qiáng)可以滿足要求，但是考慮擰緊工具的精度，設(shè)計(jì)擰緊扭矩應(yīng)該更小一些。

計(jì)算結(jié)果表明按照當(dāng)前的鋁合金材料，按照當(dāng)前擰緊工藝，螺紋孔的強(qiáng)度不能滿足要求，通常鋁合金材料的螺紋嚙合長(zhǎng)度要保證達(dá)到2d以上，此時(shí)僅僅為15mm，僅有1.5d的螺紋嚙合長(zhǎng)度，螺紋強(qiáng)度不能滿足要求。軟件計(jì)算結(jié)果，也表明擰緊工藝條件下，螺紋的嚙合長(zhǎng)度安全系數(shù)僅為0.82，故螺紋嚙合安全系數(shù)不能滿足要求。

計(jì)算結(jié)果表明按照當(dāng)前螺紋嚙合長(zhǎng)度要求擰緊扭矩的最大值不能超過(guò)43Nm，按照±10%的扭矩散差，設(shè)置擰緊扭矩為39Nm±4Nm，可以滿足螺紋嚙合長(zhǎng)度的安全系數(shù)要求。由于實(shí)際鑄造螺紋孔受到砂眼，鑄造缺陷等影響螺紋孔處的材料強(qiáng)度，故螺紋嚙合強(qiáng)度可以通過(guò)類似螺母螺紋保證載荷的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，確保螺紋強(qiáng)度的安全。如下圖：

▲  螺紋嚙合強(qiáng)度軸向拉力試驗(yàn)驗(yàn)證方法示意圖

螺紋嚙合強(qiáng)度，試驗(yàn)方法如下：

由于描述中螺栓連接是擰緊后發(fā)生的松動(dòng)，故需要分析螺栓預(yù)緊力的問(wèn)題，需要確認(rèn)是否發(fā)生了劃線移位的旋轉(zhuǎn)松動(dòng)？此處螺栓連接的夾緊長(zhǎng)度比較短，建議考慮：螺紋涂膠方式來(lái)提高螺紋的防松性能。

按照VDI 2230標(biāo)準(zhǔn)方法驗(yàn)證

根據(jù)VDI 2230標(biāo)準(zhǔn)螺紋嚙合示意圖，按照83MPa剪切強(qiáng)度（示意圖中剪切強(qiáng)度最小為100MPa），大致可以確定出螺紋的最小嚙合長(zhǎng)度為3d（螺栓拉斷螺紋也不能滑牙的設(shè)計(jì)原則）。由于標(biāo)準(zhǔn)中螺栓的最大抗拉強(qiáng)度是最小抗拉強(qiáng)度的1.2倍，螺紋屈服強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)度的0.8倍，90%螺栓利用率時(shí)候的最小嚙合長(zhǎng)度計(jì)算為：3.0*10/1.2*0.8*0.9=18mm，也就是說(shuō)按照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算在螺栓擰緊到螺栓利用率的90%屈服時(shí)候，即擰緊到正常擰緊扭矩（VDI 2230標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果）時(shí)候螺紋的最小嚙合長(zhǎng)度要達(dá)到18mm，此時(shí)，該案例螺栓的嚙合長(zhǎng)度只有15mm，即在90%螺栓利用率的基礎(chǔ)上要降低扭矩才能滿足要求。

根據(jù)計(jì)算螺栓的90%利用率（摩擦系數(shù)為0.12最小時(shí)候）擰緊扭矩為48Nm，也就是說(shuō)此時(shí)螺紋嚙合長(zhǎng)度要18mm才能達(dá)到螺紋強(qiáng)度要求，15mm的螺紋嚙合長(zhǎng)度的擰緊扭矩最大為40Nm（=48*15/18）。與軟件計(jì)算結(jié)果基本一致，所以，在沒(méi)有螺栓計(jì)算軟件情況下，也沒(méi)有嚴(yán)格按照VDI 2230標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算情況下，可以大致根據(jù)VDI 2230標(biāo)準(zhǔn)中的螺紋嚙合長(zhǎng)度示意圖，來(lái)分析多少擰緊扭矩條件能夠滿足當(dāng)前設(shè)計(jì)的螺紋嚙合長(zhǎng)度。