基于实例的汽车螺纹连接设计及校核平台开发

摘要

随着乘用车的普及率越来越高，螺纹连接这种乘用车上最常见的连接方式发生故障的事件也屡见不鲜，螺纹连接点夹紧力的设计及控制则会直接影响其安全性和可靠性。目前多数汽车生产商在螺纹连接点设计上采取的是沿用已有的类似设计的方法，再通过整车耐久测试加以验证。这种方式不仅效率较低，而且开发成本较高。论文在此背景下，结合常见的客户抱怨及汽车主机厂的现场生产实际，从螺纹接头夹紧力需求的分析出发，采用VDI2230的计算方法，对汽车螺纹连接系统的可靠性设计及校核进行了研究和探讨，主要研究内容如下：　　对常见的螺纹连接失效模式进行分析说明，得出了螺纹连接点因安装环境不同而存在的不同的设计要求。基于单螺栓连接的弹簧力学模型，根据VDI2230设计准则，运用MATLAB建立了同心夹紧模式下的设计验证模型。可通过修改MATLAB变量赋值，快速实现结果输出。基于高强度螺栓在汽车领域主要的应用环境，根据数据及经验积累，确定了不同应用环境下的安全系数要求。　　导入汽车变速箱悬置螺栓连接点的实例，基于实际路谱采集的载荷，结合实际安装环境参数，运用MATLAB脚本程序实现了螺栓扭矩的设计计算及校核。分析了不同的拧紧方式各自的主要特点及应用场景，确定了运用扭矩转角法来控制此变速箱悬置点的夹紧力。　　基于紧固件的类别，建立了企业内部产品库。根据紧固件及被连接件强度的差异，建立了企业内部连接类型库。探讨了基于产品库和连接类型库的检索原则，通过实例，探讨了如何根据检索结果进行变形设计。　　基于抗压溃和抗滑移两方面的安全系数要求，使用Excel软件内置的编程语言VBA，开发了一款螺纹连接系统设计校核平台。通过宏代码执行数据间的交叉引用，经过预先设置的公式，进行快速地计算验证并输出报告。通过一个实际的工程失效案例，展示了设计校核平台的应用方法，结合接头夹紧力测试以及台架试验结果验证，证明了该平台的准确性，并对该平台的应用推广进行了探讨。最终得出了，此设计校核平台可用于除动力总成外的绝大多数螺纹连接点的设计校核工作，并且在一定程度上可以取代台架试验或整车耐久试验的结论。

目录

声明

第 1章绪论

1.1 问题的提出及背景研究

1.2国内外研究现状

1.2.1 螺纹连接设计计算的运用

1.2.2螺纹连接数据库的研究现状

1.2.3螺纹连接系统校核方法的研究现状

1.3本文研究的目标及内容

1.4论文的组织架构

1.5本章小结

第 2章螺纹连接系统的设计方法

2.1 螺纹连接系统的设计准则

2.1.1 螺纹连接常见的失效模式

2.1.2 螺纹连接的设计准则

2.2 螺纹连接系统的设计计算力学模型

2.3 螺栓连接安全系数

2.4 本章小结

第 3章基于实例的螺纹连接系统设计

3.1 汽车变速箱悬置系统实例模型导入

3.1.1 汽车悬置系统简介

3.1.2 汽车变速箱悬置系统螺纹连接点导入

3.2 汽车变速箱悬置系统的载荷分析

3.3 汽车变速箱悬置系统螺栓连接设计计算

3.4 拧紧方式确定

3.4.1 扭矩控制法

3.4.2 扭矩转角法

3.4.3 屈服点控制法

3.5 本章小结

第 4章螺纹连接系统设计检索与修改

4.1 设计实例检索概述

4.2 螺纹紧固件产品库搭建

4.3螺纹连接实例库搭建

4.3.1螺纹连接实例类型

4.3.2螺纹连接实例表示及检索方法

4.4 螺纹连接实例的修改

4.6 本章小结

第 5章汽车螺纹连接设计校核平台开发

5.1 螺纹连接校核方法

5.2 校核平台的需求

5.3 校核平台的结构及界面

5.4 校核平台

5.4.1 平台主界面

5.4.2 平台后台数据库

5.4.3 校核举例

5.5 校核平台的实际应用案例

5.7 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录1