「结构设计」扭矩知识详解！看这一篇文章就够了

一、名词解释；

扭矩：即施加于轴圆周上，使其转动并产生扭曲形变等的力矩；

拧紧：即使两个被连接体之间有足够的压紧力，反映到被拧紧的螺栓上，就是它的轴向预紧力；

动态扭矩：即自动拧紧工具在拧紧过程中测量得到的峰值；

静态扭矩：紧固件被拧紧之后，使其在拧紧方向上继续旋转所需的扭矩（静态扭矩是在禁固之后测量的）；由于静态扭矩用来监控生产过程的稳定性，又称检测扭矩；

螺纹规格，如8.8级：第①个8表示抗拉强度的1/100（即抗拉800N/mm²），第②个8表示屈服强度与抗拉强度的比例（即屈强比0.8），故屈服强度8.0*0.8=640N/mm²；

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二、拧紧的原理；

螺栓拧紧后，使得螺栓拉伸变形，这种弹性形变产生的轴向拉力，使被夹零件挤压在一起，即为预紧力；

但在拧紧过程中，只有10%的扭矩转化为夹紧力；

50-40-10原则

如下是夹紧力与摩擦力的关系；（后续再整理文章介绍一下螺钉的打蜡工艺）

理论上，只要有足够的夹紧力，就可以保证被夹零件在振动、高低温等环境下的可靠性；

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三、螺栓连接方式和扭矩衰减；

1.螺栓连接状态分为3类，即硬连接、中性连接和软连接；

硬连接（静态扭矩一般大于动态扭矩）

中性连接

软连接（静态扭矩一般小于动态扭矩）

2.对于任何连接，随着时间推移，都会有一定的扭矩衰减；

一般情况下，在拧紧操作完成后30ms内完成60%以上的扭矩衰减；

对于衰减的原因，主要有以下几种情况：①被装配件的表面粗糙，会造成材料的变形、局部嵌入；

措施：尽量避免接触面的粗糙度过大；

②软连接中的扭矩衰减，尤其是塑料或密封件等弹性连接材料；

措施：降低最终拧紧速度；分布拧紧（如设置目标扭矩的60%、80%、100%）；或80%扭矩拧紧+反松+最终拧紧；

③过快的装配速度、不合理的装配动作，也会造成扭矩衰减；

措施：可以降低拧紧速度，缓解扭矩衰减；可以调整拧紧策略，两步或多步拧紧（拧紧过程停顿50ms机壳释放弹性应变，减少衰减）；还可以变更拧紧顺序（后续整理文章单独介绍）；

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三、拧紧的控制手段；

主要介绍一下1.扭矩控制法，2.扭矩+角度控制法，3.屈服点控制法，这3个较常见的控制方法；

1.扭矩控制法；

在实际应用中，摩擦力的离散状态很严重（离散值往往可以达到±20%~±30%），为了保证一定的预紧力，在扭矩控制的螺纹连接中，尽量采用较高的设计余量，以弥补扭矩控制的偏差；

2.扭矩+角度控制法；

在螺纹偏浅或螺柱过长时，会出现扭矩达到但螺钉锁附不到位的异常；为避免此情况，可以采用扭矩+角度控制法（车载行业一般采用这个方法），即在保证扭矩的前提下，螺钉也能够锁附到位；

由于车载行业一般对于螺钉锁附次数（将螺钉退出，再重新锁附的次数，一般不允许超过3次）有要求，故角度范围的公差很重要；因此，在前期需要做大量的试验和分析工作；

3.屈服点控制法；

即螺栓拧紧至屈服点（预紧力大小取决于紧固件的屈服强度）后，停止拧紧的一种方法；

屈服点法是利用材料从弹性变形区向塑性变形区过渡时的特性，但是同样需要进行严格的试验和检测，以防螺栓和螺纹的损坏或断裂；