连载一：车轮锥面螺栓计算以前的方法是否错误了呢？- 大数跨境

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2022-07-14

导读：为什么采用锥形或球形就能起到防松作用呢？我们为您分析！

概述

车轮系统是车辆中唯一和地面接触的汽车零部件，承受着车辆的自身重力、转向力、驱动力和制动力，而车轮紧固件是连接车轮系统和车辆的关键零件，最终都是通过该紧固件将车辆的这些力传递到地面来操纵车辆。如果车轮紧固件在设计或工艺控制上不合理，车轮将会在用户使用过程中出现松动、抖动、甚至车轮松脱现象，导致发生重大安全事故。因此，研究车辆紧固件的合理设计和工艺的有效控制非常关键和必要。目前对紧固件的研究与分析，主要侧重于对首次使用的紧固件进行分析。然而对于车轮紧固件来说，由于几乎所有售后维修保养都需要拆装该紧固件，所以反复松紧后车轮紧固件的特性是否能满足正常行驶要求也需要关注和进行研究。

汽车车轮接头是由汽车车轮、制动盘、轴承法兰和车轮紧固件等零部件构成的紧固副。车轮紧固件通常采用车轮螺栓或者车轮螺母，而车轮通常为铝合金材质或钢制。车轮接头的紧固效果对车轮接头的安全性有重要的影响，通过摩擦系数试验和接头试验等试验分析方式，分析车轮在摩擦系数、夹紧力、扭矩保持能力等。

当前车轮螺栓（或螺母）设计一般都是采用锥形或球形，主要目的是为了对中，同时起到更好的螺栓防松作用。为什么采用锥形或球形就能起到防松作用呢？我们后续会对其进行分析。

问题提出

1、剪切面数量

下面这两个螺栓连接剪切面数量到底是几个呢？

左图是1个，右图是2个。

右图中的连接类型在汽车中相当普遍，就是在设计过程中采用C形或U形开档结构的设计。

左图中连接类似也相当普遍，例如咱们准备分析的车轮螺栓连接。

但是，此处剪切面的数量就是存在较大的争议，常规认为此处是1个剪切面，但也有一些研究认为此处是2个剪切面，也就是说螺栓头部分也算是一个剪切面。具体可以参见下面的接头分析截图，相信这个接头分析的截图紧固件设计领域的同行都不陌生。

2、锥面螺栓抗滑移分析能否和平面螺栓分析一致？

我们都知道，螺栓连接为了防松，一般都要求承受横向剪切载荷时候，螺栓预紧产生的摩擦力要能满足横向剪切载荷的要求。

由于锥形或球形螺栓，拧紧后完全沉入到螺栓孔中，螺栓与螺栓孔对中非常好。在这种情况下，如果被连接件出现很微小的滑动，螺栓头下的沉孔就会偏移，阻止进一步的滑动，从而至少减少结合面的滑动趋势。实际上会怎么样呢？我们后续通过有限元来进行简单的分析。

当然，该锥形车轮螺栓的研究只是一家之谈，仅仅提出一些观点，起到抛砖引玉作用，能够激起一点浪花，不当之处欢迎指出交流。实际情况如何，还需实践检验，对该问题感兴趣的同行，特别对有限元分析比较透彻，又是对紧固件方面比较熟悉的同行更加深入的对该问题进行研究，以便真正对车轮螺栓的计算研究透彻，欢迎联系交流。

对于螺栓的疲劳测试试验机和疲劳测试方法可以联系小编。对螺栓连接计算校核软件screw designer professional感兴趣可以联系小编试用。

关于兹懋

作为德国领先紧固技术在中国的代言人，旨在通过引进最先进的紧固技术助推中国先进制造业的发展。兹懋是来自德国的Kistler Remscheid (原Schatz)、ECM Datensysteme、AFS先进连接技术研究所驻中国的全权代表机构。提供源自德国的螺纹紧固连接检测、校准、分析的仪器设备，以及紧固连接全寿命周期的解决方案，并定期举办专业的紧固培训研讨会，深受业内好评。

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