微车电镀锌高强度螺栓摩擦性能的实验研究

摘要

本文针对国内某微型汽车公司电镀锌高强度螺栓摩擦系数分散的问题，结合国内外研究成果，采用理论计算和仿真分析相结合的方法，分析了螺栓摩擦系数对扭矩系数、紧固屈服轴向力、螺栓疲劳性能的影响，以期找到摩擦系数对紧固性能的影响规律，以及从理论上找到摩擦系数的最佳控制范围。然后对螺栓摩擦系数进行实验研究，以期找到螺栓摩擦系数的控制方法。最后利用理论分析和实验研究成果，提高了电镀锌螺栓摩擦系数稳定性，同时改善了电镀锌螺栓紧固性能。主要研究内容成果如下:
　　1)对螺栓受力情况进行了系统分析，建立了螺栓受力模型，找到了摩擦系数对扭矩系数影响的数学规律。
　　2)分析了摩擦系数对螺栓紧固屈服轴向力的影响，研究发现传统的螺栓设计选型公式没有考虑摩擦系数的影响，与实际情况存在较大偏差，对此提出了螺栓设计选型的修正公式，修正后的公式更符合螺栓的实际受力情况，提高了螺栓设计选型的精度以及螺栓连接的可靠性。
　　3)利用ABAQUS和FE-SAFE进行联合仿真，分析了摩擦系数对螺栓拧紧后残余应力的影响，找到了摩擦系数对螺栓疲劳性能的影响规律。
　　4)对电镀锌高强度螺栓摩擦系数进行了实验研究，找到了影响电镀锌螺栓摩擦系数的关键因素，同时发现D级铬酸盐处理的电镀锌螺栓各方面的性能都优于C级铬酸盐处理的螺栓，为螺栓摩擦系数的控制指明了方向。
　　5)对影响电镀锌螺栓摩擦系数的关键因素进行了控制，成功解决了电镀锌螺栓摩擦系数分散的问题，同时利用摩擦系数对紧固性能影响规律的理论分析成果，以摩擦系数的稳定性、螺栓使用效能、螺栓疲劳性能为出发点，改善了电镀锌螺栓紧固性能。

目录

声明

摘要

英文摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 相关的国内外研究现状

1．2．1 紧固件拧紧实验的研究现状

1．2．2 螺栓电镀锌工艺的研究现状

1．2．3 螺栓摩擦系数的控制

1．3 本文研究目的及意义

1．4 本文的研究内容

1．5 本文的总体结构

第二章 摩擦系数对螺栓紧固特性的影响分析

2．1 摩擦系数对扭矩系数的影响分析

2．1．1 螺栓拧紧过程中的摩擦力矩

2．1．2 螺栓的拧紧扭矩

2．1．3 摩擦系数与螺栓扭矩系数的关系

2．2 摩擦系数对紧固轴向力的影响分析

2．2．1 螺栓在紧固过程中能承受的最大轴向力

2．2．2 摩擦系数对螺栓紧固屈服轴向力的影响

2．3 本章小结

第三章 摩擦系数对疲劳性能影响的仿真分析

3．1 仿真分析研究思路

3．2 利用ABAQUS对螺栓拧紧过程受力仿真

3．2．1 实体建模及材料的定义

3．2．2 接触及边界条件的设置

3．2．3 网格划分

3．2．4 有限元后处理

3．3 利用FE-SAFE对螺栓疲劳性能仿真

3．3．1 ABAQUS应力结果的导入及材料的定义

3．3．2 载荷谱的建立和应力集中系数的选择

3．3．3 仿真结果分析

3．4 本章小结

第四章 影响电镀锌高强度螺栓摩擦系数关键因素的试验研究

4．1 影响螺栓摩擦系数的因素分析

4．2 螺栓摩擦系数测定方法

4．3 螺栓摩擦系数的实验分析

4．5．1 转速对螺栓摩擦系数的影响

4．5．2 螺栓强度等级对螺栓摩擦系数的影响

4．5．3 表面处理对螺栓摩擦系数的影响

4．5．4 被连接件硬度和表面处理对螺栓摩擦系数的影响

4．4 本章小结

第五章 提高电镀锌高强度螺栓紧固性能的方法

5．1 提高电镀锌高强度螺栓拧紧扭矩稳定性

5．1．1 拧紧转速的控制

5．1．2 表面处理方式的控制

5．2 提高电镀锌高强度螺栓使用效能

5．2．1 使用摩擦系数低的钝化层

5．2．2 摩擦系数稳定剂

5．3 提高电镀锌高强度螺栓抗疲劳性能

5．3．1 降低螺栓摩擦系数

5．3．2 使用塑性拧紧域

5．3．3 使用弹性元件

5．3．4 使用细牙螺栓

5．4 本章小结

第六章 全文总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

致谢

参考文献

附录A 研究生期间发表的论文

附录B 研究生期间参与的项目