车轮螺栓受力分析
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摘要保证螺纹紧固件装配质量的最常用方法是通过控制紧固件的扭矩来实现预紧力的控制。
为了提高拧紧力矩的设定正确性及拧紧质量,通过制定拧紧力矩分析标准流程,采用Schatz多功能螺栓拧紧工艺分析系统,根据紧固件—扭矩/预紧力试验结果得出影响拧紧质量的各种参数值,给出拧紧扭矩的设计值以及拧紧策略的参考方案,为完善螺纹紧固件的拧紧扭矩开发提供参考。
螺纹紧固件在汽车装配过程中大量使用,新车型开发过程中无一例外地需要对整车螺纹紧固件的拧紧扭矩进行设定和分析,输出整车扭矩清单指导制造。
目前,自主品牌主机厂对于新车型开发过程中的大部分螺纹紧固件的拧紧扭矩设定都是通过零部件供应商依据经验提供,或通过对标竞品车型逆向检测其静态扭矩得出,然后通过大量道路试验和耐久试验来分析其合格性和可靠性。
1螺纹紧固件拧紧实质螺纹装配拧紧的实质是通过螺栓的预紧力将两个工件联接在一起,在螺纹联接中装配拧紧的质量保障是将螺栓的轴向预紧力控制在适当的范围内。
因此,对预紧力的准确控制是保证装配质量的基础。
1。
1 螺纹副之间联接状态a.软联接。
指联接件本身比较软或者联接件中间存在橡胶件等弹性元件,存在较大扭矩衰减;软联接螺纹副到达贴合点后,旋转720°以上才能达到目标扭矩。
b.硬联接。
指联接件硬度比较大或刚性联接,一般扭矩衰减很少,可能还存在扭矩反冲;硬联接螺纹副到达贴合点后,一般旋转30°以内就可以达到目标扭矩。
c。
联合联接。
指介于软连接和硬联接之间的联接,也称为中性连接。
1.2 拧紧扭矩等级依据对汽车的安全性、法规性、功能重要性的影响程度,参考(德)DIN2862汽车工业中拧紧设备的应用标准要求将汽车总装的装配扭矩分为三个等级(表1)。
表1 拧紧扭矩等级拧紧等级A类主要用于安全系统、制动系统、动力总成、转向系统、燃油系统等重要连接场合;拧紧等级B类通常用于底盘件、下车体零部件、开闭件、电器及线束打铁点等较重要场合;拧紧等级C类通常用于内外饰、塑料件、车身重要附件、软连接性质等一般连接场合.1。
螺栓松脱力矩与打紧力矩你知道螺栓松脱力矩和打紧力矩有多重要吗?可能很多人会觉得这就是工程师们才需要操心的事,普通人离得远远的。
但这个问题和我们每个人都有关系,尤其是当你碰上一个松动的螺栓,或者在家里修东西时,突然发现自己打紧的力道不对劲,搞不好连自己的安全都可能受到威胁。
嘿,别小看这些小小的螺栓,它们可是在各种机械和设备中扮演着大角色呢。
打紧力矩嘛,就是你把螺栓或者螺丝拧紧时,所需要施加的力。
你可能会想,拧紧螺栓有什么难的?不是就是拧到感觉紧了就好嘛。
其实啊,真要做得好,并不是那么简单。
我们通常是凭感觉来拧紧螺栓的,对吧?拿个扳手,嘎吱嘎吱地转,哎呀,差不多了,应该没问题。
可你不知道,这个“差不多”背后可是藏着大问题。
要是拧得不够紧,等着吧,螺栓就可能会松动,久而久之,机器就容易出现故障。
再要是拧得过紧,那就麻烦了,螺栓可能会被扭坏,搞不好还会对其他部件造成损伤。
打紧力矩需要根据不同的材质、不同的部位来精确计算,毕竟每个设备的工作条件不同,哪能一个标准就适用呢?而螺栓松脱力矩,顾名思义,就是指螺栓开始松脱的那一刻,所需的力矩。
你以为螺栓是一直稳稳的、安安稳稳的对吧?可实际上,时间久了,随着机械的震动、温度的变化,螺栓的固定力就会逐渐减弱。
等到某个关键时刻,外力一施加,螺栓就“咔嚓”松了。
这时,如果你没有注意到,后果可不止是让你失望那么简单,甚至可能会造成设备停机、损坏,甚至引发事故。
嘿,你以为这些事情只是个“技术问题”吗?它和你我每个人的生活息息相关。
你想想,家里电器、汽车、工厂机器,哪里没有螺栓?它们每时每刻都在经历着巨大的力,螺栓的松脱和打紧可是关系到一切运转的稳定性。
要想理解这两个力矩的重要性,得从生活中的小细节开始。
比如,你去修个电器,电池盖拧不紧,总是松松的,结果电池就掉出来,电器一会儿坏,一会儿又能开,搞得你心烦意乱。
螺栓松脱力矩和打紧力矩不对等,跟这种情况差不多,长时间不注意,可能带来一连串的麻烦。
基于Ansys Workbench的铝合金轮毂结构的疲劳分析徐浩【摘要】车轮是汽车上主要的运动和支撑部件,镁合金由于其具有高强度、良好的导热性、重量轻等特点,因此在当今汽车上的应用越来越多.但统计可知,轮毂仍是车辆故障的常见零件之一.本文从轮毂的实际结构出发,以Ansys Workbench有限元分析软件作为分析工具,模拟分析某家用轿车的轮毂使用情况,验证了该材料的性能满足要求的同时找出易发生故障的部位,为车辆后续维修、优化提供了理论依据.【期刊名称】《三门峡职业技术学院学报》【年(卷),期】2018(017)001【总页数】3页(P142-144)【关键词】轮毂;Ansys Workbench;疲劳【作者】徐浩【作者单位】商丘工学院机械工程学院,河南商丘476000【正文语种】中文【中图分类】U463.34随着世界范围性的环保法规的日趋严格以及人们环保意识的不断加强,汽车排放法规也越来越严,汽车重量作为影响车辆排放的主要因素之一在环保中占据的地位日益重要。
因此汽车轻量化设计已成为当今汽车行业主流的研发方向之一,轮毂是车辆行驶系中轮胎装配的基础,对轮毂进行优化设计能够有效降低整车质量[1]。
实测可知,采用铝合金材料的轮毂质量为7.852Kg,而相同尺寸下,普通材料轮毂质量为20.714Kg,以每辆车5条轮胎(含备胎)计算,采用铝合金材料的轮毂的车辆整备质量可以降低64.31Kg,占车辆整备质量的5.145%。
由《汽车用钢轻量化战略合作框架协议》可知,汽车自重每减少10%,可降低油耗6~8%,排放降低12%。
笔者选用LC4铝合金铸造成型工艺的整体式车轮为研究对象,参照汽车行业标准GB/T5334-2005《乘用车车轮性能要求和试验方法》所规定的轻质合金车轮的动态弯曲疲劳性能和动态径向疲劳性能试验所要求的加载参数和试验方法[2],利用Ansys Workbench软件对车轮的动态疲劳试验进行模拟分析,从而为车辆的优化设计、故障检测及维修提供有力的理论支撑。
车轮轴承螺丝紧固方法
车轮轴承螺丝紧固方法如下:
用三角木掩车(后轮),拆下轮毂轴头的装饰盖、防尘罩。
松开轮胎螺母,打千斤支车,注意不要碰伤轮胎螺栓的螺纹。
如果是盘式制动器,应拆下制动器,再用于钳拆下锁圈或锁销。
在轮毂腔内和轴头盖内涂抹薄薄一层润滑脂,使之起到防锈的作用。
注意轮毂腔内的润滑脂不要涂抹得太多,否则会影响散热和制动。
将轮毂及外轴承装回到轴颈上,用手将轴头调整螺母拧上,然后用轴头扳手按规定扭力拧紧调整螺母。
拧紧螺母后,应左右转动轮毂几圈,看看轴承安装情况。
另一方面,通过转动使轴承与座圈正确配合。
此时轴承紧度适当,车轮自由转动而感觉不出轴向间隙。
最后依次安装锁片、固定螺母、轮胎、防尘罩和装饰盖等零件。
轮毂轴承调整好后,行驶一段里程(10km左右),停车检查,用于拭摸轮毂的温度,如果发热,为轴承调整过紧所致,应重新调整,适当放松轴承紧度。
注意:紧固螺丝时应由中间向两边对称进行,并分多次拧紧。
这样可以防止轴承倒转,避免螺纹咬死。
在拧紧后轮毂轴承螺栓时,应将车辆前后晃动,保证螺栓处于锁止位置。
在检查轮毂轴承紧度时,应使用转动灵活的感觉来描述。
如果发现轴承过紧或过松,应及时进行调整,确保行车安全。
以上信息仅供参考,如有需要建议查阅维修手册或咨询专业维修人员。
美标螺栓描述美标螺栓是一种常见的紧固件,用于连接两个或多个零件。
它具有标准化的尺寸和螺纹设计,因此被广泛应用于各个领域。
本文将介绍美标螺栓的特点、分类、使用方法以及注意事项。
一、特点1. 尺寸标准化:美标螺栓采用统一的尺寸标准,方便选购和替换。
2. 螺纹设计:螺栓上的螺纹可以与螺母配合使用,提供可靠的连接效果。
3. 强度高:美标螺栓通常采用高强度材料制造,能够承受较大的载荷。
4. 耐腐蚀性强:螺栓表面通常经过防锈处理,具有良好的耐腐蚀性。
二、分类根据螺栓的材质、螺纹类型和用途等因素,美标螺栓可以分为多个不同的类型。
下面是几种常见的分类方式:1. 按材质分类:- 不锈钢螺栓:具有耐腐蚀性能,在潮湿环境或化学品接触下不易生锈。
- 碳钢螺栓:常用的螺栓材质,适用于一般场合。
2. 按螺纹类型分类:- UNC螺纹螺栓:采用美国标准粗螺纹,适用于一般的机械连接。
- UNF螺纹螺栓:采用美国标准细螺纹,适用于对连接要求较高的场合。
- UNEF螺纹螺栓:采用美国标准超细螺纹,适用于一些精密仪器的连接。
3. 按用途分类:- 结构螺栓:用于连接钢结构、桥梁、建筑物等大型工程。
- 机械螺栓:用于机械设备的连接,具有一定的强度和耐久性。
- 车轮螺栓:用于连接车轮和车辆的螺栓,承受较大的载荷和冲击。
三、使用方法使用美标螺栓时需要注意以下几点:1. 选择合适的螺栓:根据连接的材质和载荷要求选择合适的螺栓类型和尺寸。
2. 安装前清洁表面:确保螺栓和连接部位的表面清洁,以免影响连接效果。
3. 使用扭矩扳手:根据螺栓规格和要求使用扭矩扳手进行拧紧,避免过紧或过松。
4. 注意螺纹方向:在安装螺栓时,要确保螺纹方向正确,以免无法拧入或拧出。
四、注意事项在使用美标螺栓时,还需要注意以下几点:1. 不要超负荷使用:根据螺栓的承载能力选择合适的螺栓,避免超负荷使用导致螺栓断裂。
2. 定期检查紧固件:定期检查螺栓是否松动或损坏,及时进行维修或更换。
10.16638/ki.1671-7988.2021.012.027基于ANSYS Workbench的轮毂弯曲疲劳分析胡裕超,杨辉(桂林理工大学机械与控制工程学院,广西桂林541006)摘要:轮毂是汽车运行时的主要承载部件,对于汽车安全行驶和可靠运行起着重要作用。
特别对于设计者而言,其各方面的性能都应得到重视。
文章以家用汽车轮胎的轮毂(18×7.5J)为研究对象,利用通用设计软件SolidWorks 建立轮毂仿真模型,而后将轮毂仿真模型导入ANSYS19.2中的geometry模块中进行分析,并且参考国标,在材料库输入铝合金A356的相关参数,得到铝合金A356的S-N曲线,最后求解得到轮毂在周期性弯曲载荷下的安全系数和使用寿命分布云图,根据以上仿真结果,判断轮毂是否符合使用要求,对设计人员具有指导作用。
关键词:轮毂;铝合金;弯曲疲劳;ANSYS workbench中图分类号:U463.343 文献标志码:A 文章编号:1671-7988(2021)12-90-03Bending Fatigue Analysis of Wheel Hub Based on ANSYS WorkbenchHU Yuchao, YANG Hui( College of Mechanical and Control Engineering, Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541006 )Abstract: As an important part of the car wheel, the wheel hub has a significant impact on the safety and reliability of the car. Especially for designers, all aspects of its performance should be paid attention to. This paper takes the wheel hub (18×7.5J ) of the family car tire as the research object, establishes the 3D model of the wheel hub through the 3D software SolidWorks, imports it into the simulation software for simulation analysis, and establishes the fatigue life curve (S-N curve) of aluminum alloy (A356), through the analysis to obtain the safety factor and fatigue life cloud diagram of the hub, according to the above simulation results, determine whether the hub meets the requirements of use, which has a guiding role for the designer. Keywords: Wheel hub; Aluminum alloy; Bending fatigue; ANSYS workbenchCLC NO.: U463.343 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2021)12-90-03引言传统的轮毂设计必须要通过实验法测定轮毂的各项结构性能以及疲劳使用寿命,极其耗费成本[1]。
叉车车轮螺栓定位设计优化方案
夏柳荫;许定锋
【期刊名称】《设备管理与维修》
【年(卷),期】2024()2
【摘要】叉车车轮主要靠轮毂上的螺栓与轮辐上螺栓孔定位并使用螺母锁紧,在车辆行驶过程中螺栓孔受到的弯曲疲劳应力非常大,特别是使用球面螺栓定位的产品,螺母对螺栓孔球面影响较大。
螺栓孔球面变形开裂可造成车轮原地打滑或造成车桥螺栓断裂。
分析车轮与轮毂连接方式,提出叉车车轮螺栓定位设计优化方案,提高产品质量,同时延长整车和各部件的使用寿命。
【总页数】3页(P127-129)
【作者】夏柳荫;许定锋
【作者单位】杭州润德车轮制造有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TH242
【相关文献】
1.双前转向桥车轮定位分析及调整方案的优化
2.基于NSGA-Ⅱ叉车轮边减速器优化设计
3.列车车轮声源定位技术的方案设计与探讨
4.火车轮对轴端螺栓力矩扳机的自动定位技术
5.某叉车轮辋螺栓松动问题分析与改进
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车轮螺栓、螺母受力分析
汽车行驶时,汽车车轮承受汽车的重力、行驶中的滚动阻力,以及转弯时或在
倾斜路面上产生的侧向力,汽车制动时还受到路面的制动力,随着车轮转动,路面
对车轮产生的冲击力。相应地车轮螺栓、螺母也承受这些力,这些力构成车轮螺栓、
螺母的交变循环应力。
一、 车轮螺栓、螺母受力分析简图
1、 车轮螺栓受力分析图
下图为汽车车轮螺栓的受力情况。
图中:G — 后轴负荷(重力)通过轮毂作用于车轮螺栓上的力;
N — 地面反力通过轮辋作用于车轮螺栓上的力;
FM1 — 杯形螺母拧紧时产生的对车轮螺栓的拉力(预紧力);
FX — 转向或侧倾时产生的侧向横力;
FM — 紧固螺母对FM1的反作用力;
FM2 — 紧固螺母对FX的反作用力;
FW — 汽车牵引力作用于车轮螺栓上的力;
FS — 汽车行驶阻力;
FZ — 汽车制动时产生的制动力;
FG — 轮毂对FZ的作用反力。
其中,G=N,FX= FM2,FM1= FM,FW= FS,FZ= FG
2、 车轮螺母受力分析简图
下图为汽车车轮杯形螺母的受力情况。车轮球面螺母受力情况较为简单,略。
图中:G — 后轴负荷(重力)通过轮轮螺栓作用于车轮螺母上的力;
N — 地面反力通过轮辋作用于车轮螺母上的力;
FM1 — 轮辋对车轮螺母的推力(预紧力);
FX — 转向或侧倾时产生的侧向力;
FM — 紧固螺母对FM1的反作用力;
FM2 — 车轮螺栓对FX的反作用力;
FW — 汽车牵引力作用于车轮螺母上的力;
FS — 汽车行驶阻力;
FZ — 汽车制动时产生的制动力;
FG — 通过轮毂传到螺母对FZ的作用反力。
其中,G=N,FX= FM2,FM1= FM,FW= FS,FZ= FG
二、 车轮螺栓、螺母受力情况分析
(一)平行于车轮平面受力情况
由于车轮螺母拧紧时,产生的预紧力作用在内、外轮辋及轮毂上,从而在轮
辋与轮毂贴合面上产生巨大的摩擦力。而车轮受到的各种平行于车轮平面的力,
如重力、阻力、路面冲击力以及制动力等,不全部是由车轮螺栓、螺母承受,它
还要克服轮辋与轮毂之间摩擦力。也就是说,轮毂、半轴及桥壳也承受分担了上
述各种力。
1、车轮螺母拧紧预紧力计算:
已知:M=515±30N.m, D=37mm,d=33mm,p=1.5,d2=19.025mm,
2dpatg
=1.43763,螺纹副摩擦因数ξ取0.35(无润滑油取0.3至0.4),
ρ=atgξ=19.29(ξ取0.3时,ρ=16.699)。单个车轮螺母拧紧预紧力为:
222332022dDd
dD
tgd
M
P
=44848N(最小42235N)
式中:
M — 车轮螺母拧紧力矩 — 车轮螺栓螺纹螺旋角
ρ— 螺纹摩擦角 D — 螺母球面接触大径
d — 螺母球面接触小径 d2 — 螺纹中径
μ— 摩擦因数,钢对钢取μ=0.15
N900车每侧车轮螺栓数为6个,因此,每侧车轮螺母总的预紧力为:
P=6×P0=369088N
2、轮辋与轮毂之间的摩擦力计算:
轮辋与轮毂之间的最大静摩擦力为:F=μ·P=55363.2N
3、后轮最大垂直负载(冲击力)计算:
N=1/2g·k·G2=0.5×9.8×2.5×2500=30625N
式中,g为重力加速度,k为过载系数(货车取2.5),G2为后轴满载轴荷。
4、最大制动力计算:
FZ=1/2g·ψ·G2=0.5×9.8×0.8×2500=4900N
式中,ψ为路面附着系数,一般取ψ=0.8。
5、制动时重力与制动力的合力:
F=220ZFN13194N
比较上面计算结果可以看出,路面最大冲击力最大。而轮辋与轮毂之间的摩擦
力要比它大得多。一般货车正常行驶时,路面冲击力还要小些。
6、车轮螺栓所受的剪切力计算:
A、 螺栓联结件的许用剪切应力(参见GB3098.1-82):
x
S
S
=720/5=144Mpa
式中:S为屈服极限,9.8级螺栓取720Mpa;
x
S
为螺栓联接的安全系数,对于合金钢,一般取3.5—5
B、 螺栓所受的剪切应力计算:
车轮螺栓规格6-M20×1.5,机械性能等级9.8,螺栓受剪切处最小直径d0=19
S=π×d02/4=283.5 mm2
单个车轮螺栓所受的剪切应力:
τ=N/6S=30625/6/283.5=18N/mm2<=144
(二)垂直于车轮平面受力情况
当汽车转向时,由于离心作用车辆发生侧倾,外铡车轮将受到一个路面反作用
力—向心力。当汽车行驶在倾斜路面上时,车辆也会侧倾,重力将产生一个与路顺
平行的分力。此两个力都是车轮螺栓承受的侧向力。
下图为车辆侧倾时车轮螺栓受力情况。
以左侧车轮为例:当车辆右倾时,轮毂上部受挤,上方车轮螺栓受拉力小,下
方车轮螺栓受拉力最大;当车辆左倾时,轮毂下部受挤,上方车轮螺栓受拉力最大,
下方车轮螺栓受拉力小。
车轮螺栓所受拉力计算:
下面计算当车辆右倾极限情况下,左侧车轮螺栓所受的拉力。当车辆在30°横
向斜坡路面上时,车轮螺栓所受的侧向力Fy=0.5G2。
假设最下方螺栓所受的拉力为侧向力的一半:
yXFF
2
1
12250N
车轮螺栓拉应力计算:
已知,9.8级螺栓屈服强度为σs=720 MPa
F=FX+FM1=44848+12250=57098N
σ=F/S=57098/283.5=201.4MPa
螺栓拧紧时还受到扭矩所产生的扭剪应力:
3
0
22
3
0
16ddDdDPMWT
=120MPa
根据材料力学第四强度理论(最大变形能理论),车轮螺栓最大应力为:
22
3
ca
=289.4 MPa<σs=720 Mpa
安全系数S=720/289.4=2.49
三、 结论
从以上分析可知,满载情况下,车轮螺栓强度没有问题。
如果装配车轮螺母时,杯形螺母未拧紧,预紧力不够,从而造成轮辋与轮毂摩
擦力过小,甚至造成内轮辋未与轮毂贴合。此时,上述各力均由车轮螺栓、螺母承
受。