车桥紧固件预紧力和预紧力矩计算校核20200216.docx

【车桥设计参考资料】

车桥紧固件预紧力和预紧力矩计算

（仅供参考）

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本计算以一个实际车桥悬架安装的紧固螺栓为例子，说明预紧扭矩和预紧力的折算过程。同时推导出这种配置下，螺栓的安全系数。同时结合受力工况的载荷值判断可行性。方便以后设计计算参考。

注：本计算只是为参考案例，实际设计时建议结合车辆的市场定位，及各个使用区域工况的差异性，同时结合市场故障反馈，修订出所需要的螺栓规格，必要时需要加大螺栓的规格。因为零件在紧固后，再结合螺栓的实际载荷副，加上载荷波动的频率，可能需求的可靠性和疲劳寿命是不同的。距离一个经常在地面坑坑洼洼，且坡度和转弯很多的情况是，需求的产品性能比好路况行驶的车轮要高一个级别。

参考公式如下：

（注：。）

1，计算举例：

8气囊空气悬架紧固螺栓预紧力校核计算：

车桥轴荷13T，实际使用满载桥荷10T；

气囊托架与车桥连接螺栓螺纹规格M22x1.5，拧紧力矩是650±50N，采用的施必牢螺母。螺栓为10.9级螺栓。

2，计算参考的公式和资料：

通常规定，拧紧后螺纹连接件在预紧力作用下产生的预紧应力不得超过其材料的屈服极限σs的80%。对于一般连接用的钢制螺栓连接的预紧力P0，推荐按下列关系确定：

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?? ≤(0.5~0.6)??

0 ??

???

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（公式1）

螺纹最小截面应力计算公式（下式F为上面提到的P0，只是各个资料写的代号不一样）：

但对普通螺纹， 七计笠公式为：

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一2

1-r

螺纹轴线

普通螺纹基本牙型

JD——内螺纹大径； Hiiiiiii 2

J

P',;;;;0,.86 6025404P

4-H－＝0..216506315'P

4

d 外螺纹大径；

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3，计算过程如下：

名称螺栓材料屈服极限代号σs单位

名称

螺栓材料屈服极限

代号

σs

单位

N/mm^2

值

900

屈服系数

0.5392

许用屈服强度

σ0

Mpa

485.28

应力截面积

As

/mm^2

308.995

螺纹部分危险破面计算直径

ds

mm

19.835

螺距

P

mm

1.5

螺纹公称直径/mm

mm

22

螺纹大径/mm

d

mm

21.675

理想60°三角形螺纹牙型高度

H

mm

1.299

螺纹小径

d1

mm

20.051

螺纹中径

d2

mm

20.701

机械设计手册中定义用于计算螺杆强

d3 mm 19.835

度用到的一个直径值

预紧力

P0

N

149949.114

系数

K

0.2

拧紧力矩

Mt

N.m

650.037

备注

需要折算一个实际经常使用的预紧扭矩值，然后反推此值。

同时需要结合设计组件的工作状态，明确在受载荷情况下应力的变化范围，以确定所需要的值。

有的资料推荐采用d3进行计算。而非按ds=(d2+d3)/2

此处是用常用的M22*1.5的车轮螺栓作为例子

注：右边的计算公式中的d是公称直径

根据规定的扭矩推算预紧力范围：表2

拧紧力矩 Nm

650

预紧力Nm

预紧力

Nm

149949

拧紧力矩

Nm

600

预紧力

Nm

138415

最小

对应屈服系数

0.50

拧紧力矩

Nm

700

预紧力

Nm

161483

最大

对应屈服系数

0.58

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判断预紧力范围为：138415~161483N，中值在149949N。

用表1可推算屈服系数在0.50~0.58。在（公式1）推荐的范围内。

车辆使用中：

a，根据行业标准，最大垂直载荷为静载荷（额定载荷）的2.5倍，折算每个螺栓的载荷为：

满载载荷（指地面受到的载荷）

kg

10000

车桥自重

kg

630

气囊悬架对盖板的载荷

kg

9370

载荷系数

2.5

直线行驶时，垂直最大动载荷

N

229565

直线行驶时，单侧受到的垂直最大动载

荷

N

114782.5

每个螺栓/螺母的最大载荷

N

28695.625

b，侧滑时的计算如下（假设地面附着系数为0.8）：

侧滑系数

0.8

轮距

mm

1800

质心高

mm

1