车轮螺栓强度校核
螺栓连接强度校核与设计
受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计受轴向载荷松螺栓连接的基本形式如下图1所示：图1 受轴向载荷松螺栓连接受轴向载荷松螺栓连接强度校核与设计时，按下列公式进行计算：校核计算公式：设计计算公式：许用应力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――螺栓屈服强度，MPa，由螺纹连接机械性能等级决定；――安全系数，取值范围：。
受横向载荷铰制孔螺栓连接强度校核与设计受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷铰制孔螺栓连接受横向载荷铰制孔螺栓连接的基本计算公式：按挤压强度校核计算：按抗剪强度校核计算：按挤压强度设计计算：按抗剪强度设计计算：式中：――受横向载荷，N；――受剪直径，（＝螺纹小径），mm，查表获得；――受挤压高度，取、中的较小值，mm；m――受剪面个数。
许用应力的计算公式分两组情况，如表1：表1 许用应力计算公式表中：为材料的屈服极限，由螺栓机械性能等级所决定。
受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计受横向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受横向载荷紧螺栓连接受横向载荷紧螺栓连接强度校核与设计的基本公式如下：（1）预紧力计算公式：（2）校核计算公式：（3）设计计算公式：（4）许用应力计算公式：式中：――横向载荷，N；――螺栓预紧力，N；――可靠性系数，取1.1~1.3；m――接合面数；f――接合面摩擦因数，根据不同材料而定。
钢对钢时，为0.15 左右；――螺纹小径，从表中获取；――螺栓屈服强度，MPa，由螺栓材料机械性能等级决定；――安全系数，按表1选用。
表1 预紧螺栓连接的安全系数受轴向载荷紧螺栓连接（静载荷）强度校核与设计受轴向载荷紧螺栓连接的基本形式如图1所示：图1 受轴向载荷紧螺栓连接受轴向载荷紧螺栓连接的基本公式：强度校核计算公式：螺栓设计计算公式：许用应力计算公式：总载荷计算公式：预紧力计算公式：残余预紧力计算公式：式中：――轴向载荷，N；――螺栓所受轴向总载荷，N；――残余预紧力，N；――螺栓小径，mm，查表获得；――残余预紧力系数，可按表1选取；――相对刚度，可按表2选取。
T_ZZB 1669—2020 《汽车车轮用高强度轮毂螺栓》
3术语和定义1
4分类1
5基本要求2
6技术要求2
7试验方法5
8检验规则7
9标识、包装、贮存和运输8
10质量承诺9
前言
本标准按照GB/T 1.1给出的规则起草。
本标准由浙江省品牌建设联合会提出并归口。
汽车车轮用高强度轮毂螺栓
1范围
本标准规定了汽车车轮用高强度轮毂螺栓的术语和定义、分类、基本要求、技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、贮存和运输、质量承诺。
0.90～1.20
Mo
0.2～0.30
P
≤0.020
S
≤0.020
B
≤0.002
5.3工艺装备
5.3.1应使用具有自动化五工位成型、螺纹自动化加工能力的设备。
5.3.2应使用自动匀速送料、自动恒温控制温度差不应超过5℃、自动控制碳势差不应超过0.02%的热处理设备。
5.3.3应配备具有温度均匀、自动恒温控制且不排放废水和废气的涂覆设备。
JB/T 9151.1紧固件测试方法尺寸与几何精度
3术语和定义
GB/T 90.1、GB/T 90.3—2010、GB/T 197、GB/T 228.1、GB/T 2828.1、GB/T 3098.1、GB/T 30512、
GB/T 16823.3、GB/T 26110—2010 界定的术语和定义适用于本文件。
max
0.50
支撑面直径dw
min
17.50
过渡圆直径da
max
14.00
头部直径d1
max
15.20
公称长度L
公称
39
max
39.42
min
14.80
车轮螺栓螺母强度计算
N0 7840
N
F 10040.1 N
Sx 5
-
d0 10.376 mm
- 10.9
-
σs 900
Mpa
[τ] 180
Mpa
S0 84.6
mm2
τ 39
Mpa
二、螺栓受拉分析
下面计算当车辆右倾极限情况下，即车辆在30°横向斜坡路面行驶时左 侧车轮螺栓所受的拉力。
车轮螺栓所受的侧向力 假设最下方螺栓所受的拉力为侧向力的一半 车轮螺栓所受拉力 屈服极限 正应力 螺栓拧紧受到扭矩所产生的扭剪应力 车轮螺栓von mises应力最大值 安全系数
Kg mm/s2 N
ψ 0.8
-
Fz 6272
N
5、制动时重力与制动力的合力 后轮垂直负载（动载荷系数k=1） 制动时重力与制动力的合力 6、车轮螺栓所受的剪切力计算 螺栓联接的安全系数（合金钢一般取3.5—5） 螺栓小径 螺栓等级 屈服极限 螺栓联结件的许用剪切应力 螺栓小径截面积 单个车轮螺栓所受的剪切应力
一、螺栓受剪分析
1、车轮螺母拧紧预紧力计算
车轮螺母拧紧力矩 螺母球面接触大径 螺母球面接触小径 螺纹中径 摩擦因数，钢对钢取μ=0.17 螺纹副摩擦因数（无润滑油取0.3至0.4） 螺距 单侧螺栓个数 车轮螺栓螺纹螺旋角 螺纹摩擦角 单个车轮螺母拧紧预紧力 单侧车轮螺母总的预紧力为 2、轮辋与轮毂之间的摩擦力计算 轮辋与轮毂之间摩擦系数 轮辋与轮毂之间的最大静摩擦力 3、后轮最大垂直负载（冲击力）计算 过载系数（载货汽车取k=2.5）） 后轴满载轴荷 重力加速度 后轮最大垂直负载（冲击力） 4、最大制动力计算 路面附着系数，一般取ψ=0.8 最大制动力
Fy 7840
N
车轮螺栓螺母强度计算
车轮螺栓螺母强度计算车轮螺栓和螺母是连接车轮和轮毂的重要部件，其强度计算是保证车轮安全运行的关键。
下面将从车轮螺栓和螺母的设计、螺栓和螺母的强度计算以及强度验证几个方面，详细介绍车轮螺栓螺母强度的计算。
首先，车轮螺栓和螺母的设计是保证其强度计算准确性的基础。
在设计车轮螺栓和螺母时，需要充分考虑以下几个因素：1.车轮负荷：车轮螺栓螺母的强度计算必须与车轮的负荷相匹配，以确保其能够承受车轮的负荷。
根据车轮的负荷大小，可以确定螺栓和螺母的大小和材料。
2.强度要求：根据实际需求，确定螺栓和螺母的强度等级和安全系数。
一般来说，车轮螺栓和螺母的强度要求较高，以确保其在使用过程中不发生断裂或损坏。
3.工艺条件：考虑到螺栓和螺母的加工和安装要求，设计时需要符合工艺条件，确保螺栓和螺母的加工和安装便利性。
螺栓的强度计算通常包括拉伸强度计算和剪切强度计算。
拉伸强度指的是螺栓在拉伸载荷下的抗拉断能力，剪切强度指的是螺栓在剪切载荷下的抗剪断能力。
根据螺栓强度计算公式，可以计算得到螺栓的强度。
螺母的强度计算通常包括剪切强度计算和压力强度计算。
剪切强度指的是螺母在剪切载荷下的抗剪断能力，压力强度指的是螺母在承受压力载荷下的抗压能力。
根据螺母强度计算公式，可以计算得到螺母的强度。
车轮螺栓和螺母的强度计算中，还需要考虑到载荷和应力的分布情况。
由于车轮在使用时会受到不同方向上的载荷作用，因此需要将载荷分解为不同方向上的分量，然后计算对应方向上的应力。
根据应力分布情况，可以进一步调整螺栓和螺母的设计参数，以提高其强度。
最后，为了验证车轮螺栓和螺母的强度计算结果的准确性，通常需要进行强度验证试验。
强度验证试验可以通过在实际车辆上进行载荷测试和螺栓螺母断裂实验，来验证计算结果的准确性。
根据试验结果，可以对计算模型进行修正和优化，以提高计算准确性。
总结起来，车轮螺栓螺母的强度计算是确保车轮安全运行的重要环节，其计算需要考虑车轮的负荷、强度要求和工艺条件等因素，并进行拉伸强度、剪切强度和压力强度等计算。
异形结构的车轮螺栓在力学检测中的分析与研究
异形结构的车轮螺栓在力学检测中的分析与研究摘要：车轮螺栓是轮毂盘与汽车轮胎连接的重要组成部分,本文通过化学分析和力学校核,金相检测等方法,针对我公司轮毂盘总成的车轮螺栓,在力学检测过程中头部脱落的问题,进行综合分析和研究,认为螺栓头部脱落失效是由于螺栓头部与螺杆过渡处处理方式不当而造成.文章就头部结构异常的螺栓日常检测的方法问题,进行了探讨。
关键词：异形结构车轮螺栓硬度金相最小拉力载荷破坏扭矩1、问题的提出接我公司驻外办事处反馈的信息:XX前桥在抽查轮毂盘总成的车轮螺栓时,在进行拉力试验的过程中,M14x1.5,10.9级的车轮螺栓出现头部滑脱的现象,就此问题,我们展开了分析和研究。
表一螺栓的硬度图一500X表二螺栓的化学成分表三螺栓的最小拉力载荷2、进行实验分析,逐一排查。
(1)螺栓的硬度检测:我们在库房找出同一批次的车轮螺栓3件,进行硬度测试,结果如表1:从表一可以看到,该批车轮螺栓的硬度是符合GB/T3098.1-2000标准10.9级的要求。
(2)螺栓的金相检测:对所抽3件的金相组织进行观察,该螺栓的材料为40Cr,其组织为均匀的回火索氏体＋少量的铁素体,组织正常,符合40Cr调质后的组织。
（见图一）(3)螺栓的化学成分:为了明确螺栓的材料,本次对螺栓的材料进行了化学成分分析,分析结果见表2所示。
与GBl299--85相比,该螺栓的化学成分符合国标要求。
(4)拉力试验:通过对3件车轮螺栓进行拉力试验,其结果如表3:由表三可以看出,该批车轮螺栓在没有达到规定的最小拉力载荷时,头部与螺杆部出现了分离,按常规,应判为不合格。
通过以上试验,我们看到,该车轮螺栓的硬度、金相组织、材质都没有问题,为什么会出现头部滑脱呢？3、标准使用中的问题及研究对照GB/T3098.1-2000《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》标准,有这样一段话“某些紧固件,因其头部几何尺寸造成头部剪切面积小于螺纹应力截面积,可能达不到本标准关于抗拉或扭矩的要求。
螺栓强度校核
螺栓强度校核螺栓是一种常用的紧固件，广泛应用于各个行业和领域。
在工程设计中，螺栓的强度校核是非常重要的一项工作，它关乎到整个结构的稳定性和安全性。
本文将从螺栓的材料特性、强度计算方法和校核要求等方面，对螺栓强度校核进行详细阐述。
一、螺栓的材料特性螺栓通常由高强度合金钢制成，其具有良好的力学性能和耐腐蚀性。
螺栓的强度主要包括两个方面，即抗拉强度和抗剪强度。
抗拉强度是指螺栓在受到拉力作用时所能承受的最大应力，而抗剪强度则是指螺栓在受到剪力作用时所能承受的最大应力。
二、螺栓强度计算方法螺栓的强度计算通常采用极限状态设计法。
具体而言，就是将螺栓的抗拉强度和抗剪强度与设计载荷进行比较，以确定螺栓是否能够满足设计要求。
在计算过程中，需要考虑螺栓的直径、材料特性、工作环境等因素，以确保计算结果的准确性。
1. 抗拉强度校核：螺栓在受到拉力作用时，应保证其抗拉强度大于等于设计拉力。
设计拉力的计算通常根据结构的受力情况进行确定，例如在钢结构中，可以根据结构的荷载和安全系数来计算。
2. 抗剪强度校核：螺栓在受到剪力作用时，应保证其抗剪强度大于等于设计剪力。
设计剪力的计算方法与设计拉力类似，也需要考虑结构的受力情况和安全系数等因素。
3. 螺栓的预紧力校核：螺栓在装配时通常需要施加一定的预紧力，以确保螺栓连接的紧固性。
预紧力的大小应根据螺栓直径、材料特性和设计要求等因素进行确定，同时还需要考虑螺栓的松动和疲劳等因素。
四、螺栓强度校核的实例以某桥梁工程为例，假设桥梁中需要使用M20级别的螺栓。
首先，我们需要确定螺栓的抗拉强度和抗剪强度。
根据螺栓材料的等级和标准，我们可以查到M20级别的螺栓的抗拉强度为400MPa，抗剪强度为240MPa。
接下来，我们需要计算设计拉力和设计剪力。
假设设计拉力为100kN，设计剪力为50kN。
根据抗拉强度和抗剪强度的定义，我们可以得出螺栓的强度校核公式如下：抗拉强度校核：400MPa ≥ 100kN/π/10²抗剪强度校核：240MPa ≥ 50kN/π/10²通过计算，我们可以得出螺栓的强度校核结果如下：抗拉强度校核：400MPa ≥ 318.31MPa抗剪强度校核：240MPa ≥ 159.16MPa由此可见，螺栓的抗拉强度和抗剪强度均满足设计要求，因此可以认为螺栓强度校核通过。
螺栓强度校核-1
=268.80kN
[Nυ]＜[NC]，取[Nυ]=216.07kN作为单栓的抗剪承载力。
当上小车及下小车位于桥架极限位置，上小车满载，下小车空载，大车制动（考虑动载作用），考虑桥架自重。
螺栓强度计算式 ≤[Nυ]
轴心力F=1.1×〔(1580－150－270)/4+(1200＋150＋270)/2〕=1210kN
当上小车及下小车位于桥架极限位置，下小车满载，上小车起吊45t载荷，大车静止，考虑桥架自重。
螺栓强度计算式 ≤[Nυ]
轴心力F= (1580－150－270)/4+(750＋450＋150＋270)/2=1100kN
每个螺栓受剪力 =68.75kN
偏心力产生的扭矩 =382500kN·mm
∑xi2=16×5002=4000000mm2
[Nυ]=
式中nυ——剪切面数目，单剪nυ=1；
d——螺杆直径；d=32mm
[τ]——螺杆的许用剪应力。粗制螺栓[τ]=0.6[σ]；[σ]为螺栓材料的许用正应力。
[Nυ] =159.63kN
（2）按承压确定螺栓承载力[NC]
式中 ∑t——同一受力方向的承压构件的较小总厚度；∑t=24mm
[σc]孔壁的许用承压应力。粗制螺栓[σc]=1.4[σ]，[σ]为基材的许用正应力。
每个螺栓受剪力 =75.63N
偏心力产生的扭矩 =70125kN·mm
∑xi2=16×5002=4000000mm2
∑yi2=4×(752+2252+3752+5252)=1890000mm2
受力最大螺栓的水平分力和垂直分力：
螺栓强度校核
螺栓公称应力 截面积As mm^2
57.99
M6~M16 10~6.5 7.5~5
动载荷
外螺纹 小径d1
mm
外螺纹 中径d2
mm
螺纹原始 三角形高度
H
计算直径 d3 mm
0.8*T Nm
8.376202 9.025721 1.29903811 8.16 50.10
0.6*T Nm
37.58
动载荷 M16~M30 6.5 5
M30~M60 6.5~10 6~7.5
8.38
n
12
σs
900
Ssቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2
[σ ] σ
750 73.88
10.15
取1.1~1.3 受剪面个数 根据不同材料而定
mm N N
mm
Mpa Mpa 一般取大于3则满足要求
螺栓规格d mm 螺距P mm 计算拧紧力矩T Nm
σ s Mpa
10
1.5
62.63
900
材料种类
碳钢 合金钢
M6~M16 4~3 5~4
所受扭矩
T
1071
Nm
可靠性系数 接合面数 接合面摩擦因数 螺栓安装分布圆 横向载荷 单个螺栓横向载荷 螺栓预紧力 螺纹小径 螺栓个数 螺栓屈服强度 安全系数 许用应力 计算应力 计算安全系数
紧螺栓连接强度校核
Kf
1.2
m
2
f
0.15
D
228
FA
9394.74
FA'
782.89
Fp
3131.58
d1
预紧螺栓连接的安全系数Ss
静载荷
M16~M30
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螺栓抗拉强度校核
螺纹拧紧力ห้องสมุดไป่ตู้算 (按QC/T 518-1999)
已知： 车轮螺栓最大拧紧扭矩（Nm） M 110N m 拧紧扭矩系数 螺纹直径（mm） 计算： 螺栓预紧力（N）
查GB/T 3098.1-2000得 10.9级的M12×1.5螺栓的最小拉力载荷为（N） Pmin 9.16 10 N
2 6
Fp1 rd 3 9 10 N 2 n L1
τ0 600 10 Pa
8
螺栓承受的剪应力为（Pa） τ2
P2 As
1.022 10 Pa
比较得知螺栓承受的最大剪应力小于螺栓的抗剪强度，螺栓强度符合要求
4
K 0.284 d 12mm
P0
M K d
3.228 10 N
4
即在110Nm的拧紧力矩下，产生的螺栓拉力为32280N，小于螺栓的最小拉力载 荷91600N，螺栓的设计强度合理。 另外，按QC/T 518标准，10.9级的M12×1.5螺栓的最大拧紧力矩为158Nm，大于 装车时的110Nm，螺栓强度符合要求。
螺栓抗剪强度校核 单边车轮螺栓个数 n 4
轮毂螺栓到车轮中心的距离（mm ) 车轮半径约（mm) L1 50mm rd 300mm
前轴最大地面附着力约（N） Fp1 12000N 计算单个车轮螺栓的剪切力（N） P2
查GB/T 3098.1-2000得 10.9级的M12×1.5螺栓的最小应力截面积（mm^2） 10.9级的M12×1.5螺栓的抗剪强度约（Pa） As 88.1mm