机械工程学报

作者：张伟, 刘阳, 侯博文, 陈德安, 孙伟, 韩啸

单位：1. 大连理工大学机械工程学院 大连 116024;2. 大连理工大学工程力学系 大连 116024

关键词：螺距误差,螺纹副,应力分布,预紧力；

基金：国家自然科学基金（52075077）、航空动力装备振动及控制教育部重点实验室（东北大学）开放项目（VCAME202005）、辽宁省自然科学基金（20180551006）、国家科技重大专项（2017-VII-0010-0105）资助项目。

螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用，螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化，其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响，使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化。针对上述现象，以M10螺栓连接为例，建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型，揭示了应力重分布的产生机理；建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型，分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律，并通过对内外螺距的选配实现了螺纹副应力均匀分布。最后，通过单螺栓拧紧实验建立了螺距误差与螺纹摩擦扭矩、端面摩擦扭矩以及螺栓预紧力的关联关系，验证了仿真模型以及上述理论的准确性。

来源：2021年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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