机械工程学报

作者：田晶, 高崇, 关焦月, 付鹏哲, 刘仕运, 姚玉东

单位：1. 沈阳航空航天大学航空发动机学院 沈阳 110136;2. 中国航发沈阳发动机设计研究所航空发动机总体设计一部 沈阳 110015;3. 西北工业大学动力与能源学院 西安 710129

关键词：收口自锁螺母,高保真建模,有限元分析,螺栓松动试验,螺栓松动特性；

基金：国家自然科学基金(52005368,51275330,52175243)和天津市高等学校创新团队培养计划(TD13-5037)资助项目。

收口自锁螺母的抗振防松性能明显优于普通螺母，被广泛应用于航空发动机连接结构中。但收口自锁螺母的形状复杂，难以对其准确建模，缺少其仿真相关的研究。首先推导了自锁螺母收口区螺纹表达式，并结合标准螺栓模型生成方法，建立了自锁螺母的高保真模型；然后，仿真分析了自锁螺母收口区厚度、收口量、收口区长度等结构参数和初始预紧力、激励载荷幅值、接触面摩擦系数等载荷参数对自锁螺栓母连接结构松动特性的影响规律；最后，开展收口自锁螺母松动特性试验。结果表明，结构参数的增加均使残余预紧力增大，且分别能增大12.2%，11.4%和7.7%；初始预紧力和接触面摩擦系数会使残余预紧力增大，且分别能增大37.1%和6.9%，而激励载荷幅值的增加会降低残余预紧力；当初始预紧力和激励载荷幅值改变时，对应的仿真平均误差分别为3.79%和3.55%。以上结果证明了本该高保真建模方法的准确性，为收口自锁螺母的仿真研究和自锁机理探索奠定了基础，同时也能对螺母的结构优化和工程应用提供指导。

来源：2024年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

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