055 差速器螺栓拧紧力矩是如何确定的？

神行问答055：

差速器螺栓拧紧力矩是如何确定的？螺栓拧紧力矩有无推荐计算参考公式，或经验参考值？

参考答案1：

螺栓压应力应该小于被压材料的屈服强度，最小夹紧力满足外载要求，最大夹紧力不超过螺栓抗拉强度，实际啮合长度等于理论最小啮合长度，经验是螺距的2.5倍，例如m8粗牙，啮合长度在20以上。

差速器M10螺栓的拧紧扭矩在43±3N，角度是63度左右。

壳体结合面螺栓一般是m8粗牙，扭矩38N·M。

另外，啮合长度和螺栓自身强度等级有关，2.5倍是针对10.9级螺栓，8.8级的话，2倍就可以了。

参考答案提供者：上汽-张亮

参考答案2：

该问题先从模型对螺栓的受力进行分析，再进行差速器螺栓的拧紧力矩计算说明。

（1）模型分析：差速器螺栓连接主减齿轮与差速器壳体，一般沿圆周方向均匀布置8～10颗。当变速器工作时，输入扭矩经档位齿轮、主减齿轮输出至两个半轴。在此过程中，螺栓主要承受扭矩传递而产生的横向作用力负荷。

（2）基于分析模型计算螺栓拧紧力矩第1步：计算差速器输出的最大扭矩Tmax，Tmax=T*u*η；式中，T-输入扭矩，u-最大总速比，η-传递效率。第2步：计算单个差速器螺栓所承受的横向作用力Fq=Tmax/(i*R)；式中，i-螺栓个数，R-螺栓中心到差速器中心的距离。第3步：计算最小紧固作用力Famin为了传递横向作用力，在内分界面处需要一个最小紧固作用力Famin。Famin=Fq/(qF*f)；式中，qF-内部力传递界面数量，f=界面摩擦系数。第4步：确定作用力损耗Fz，Fz=fz/（Xs+Xp）；式中，fz-塑形变形量，Xs-弹性回弹力，Xp-同心回弹力。Xs和Xp公式参见VDI-2230，根据实际情况进行计算。第5步：计算最小安装预紧力Fmin，不考虑热影响（△Fvth=0）及轴向载荷。Fmin=Famin+Fz；第6步：最大安装预紧力Fmax，Fmax=αA*Fmin；式中，αA-拧紧力矩系数（参见图1选取）。第7步：计算螺栓拧紧力矩M，Mmin=K*Fmax*d。式中，K-拧紧力系数（参见图2选取），d-螺纹公称直径。根据计算步骤，即可求出螺栓拧紧力矩。计算中可参参考VDI-2230进行。

参考答案提供者：海马-刘海波

参考答案3：

差速器螺栓的拧紧是为了用螺栓的夹紧力将主减齿轮压紧在差速器壳体上，使其可以克服主减齿轮旋转的静摩擦力和工作载荷下的轴向力。在满足使用要求的前提下，还要防止施加的扭矩超过螺栓的抗拉强度极限而造成螺栓断裂和内螺纹脱扣的失效。需要注意的是，施加的扭矩T与实际起作用的夹紧力F之间的关系并不等同。

差速器螺栓拧紧一般分为“扭矩法”“扭矩+转角控制法”扭矩法：应用于螺栓的弹性区间，基本在螺栓屈服扭矩的50%~85%，最终控制夹紧力的精度±25%；公式为T=KF (K为扭矩系数，差机械手册，有经验值也可以计算；F为需要的轴向预紧力) 一般200NM以下的变速器差不多80~110N。

扭矩+转角控制法：应用于螺栓的塑性变形区间，需要通过夹紧力试验来确定扭矩与转角的组合值，控制精度能达到±15%方法如下：

参考答案提供者：北汽-肖关兴

参考答案4：

高强度螺栓拧紧策略制定：螺栓参数，结合长度，摩擦系数，拧紧实验等请参考VW01110 1-5，转角法参考 VW01126-1-2， 设计参考VDI 2230。

实验步骤简述如下：

1、扭矩法：

a. 产品研发工程师确定加紧力要求Fm_min。

残余预紧力要大于设计要求预紧力，如上图，详细说明可参见VDI2230。

b. 确实拧紧系统误差ϫMa 比如 扳手精度为+/-10%。

c. 测量螺纹副和头下摩擦系数fgfk一般要求满足0.09-0.16。

d. 确实两种危险应用：

a) 最小摩擦系数和最大扭矩，产生最大夹紧力，保证螺栓截面强度和连接长度安全；

b) 最大摩擦系数和最小扭矩，产生最小夹紧力，夹紧力满足 a）设计要求。

e. 计算最大夹紧力 a)情况 个人建议摩擦系数都取0.09。

f. 计算最大扭矩用上面公式。

g. 计算名义扭矩MA= MA max / （1+ϫMa）。

h. 计算最小扭矩 MA min= MA_max*(1-ϫMa)/(1+ϫMa)。

i. 计算最小加紧力 FM min全用最大摩擦系数对应b)情况。

j.

实验5-10组，建议标记记录。

k. 30分钟后复检扭矩衰减 MNA1如果和实验比衰减较多，(蠕动，微观破坏，夹持刚度导致)。

l. 校核衰减预紧力 大于设计要求，也用i步骤公式（最大摩擦系数） 如果满足要求则完成。

2、转角法：

可参照VW01126-2预选扭矩和转角，直接用那是很不负责任的，能直接或者间接测量夹紧力最好。比如可以用i-Bolt， 或者超声波技术，altals，博士都有相关的方法。

如果现有实验和生产设备能实验扭矩和转角都监控记录的话，可以按照个人总结的方法做：

计算和校核夹紧力，同扭矩法。

实验：

a. 随机抽取不同批次拧断60组螺栓（也可以让供应商提供 两极端摩擦系数样件）电枪转速要低一般50RPM以内，最好在20左右。

a）一半用水蜡或者润滑油；

b）另一半清洗干净（壳体也要清洗烘干）。

b. 生成如下的曲线，将所有曲线在起始扭矩处对整齐。

a）起始扭矩要高于 噪音扭矩 波动的范围（防错目的） VW0110-1-5里有评价要求；

b）部分屈服和全屈服VW01110里面也有评价要求，大致是判断 最大摩擦系数曲线直线阶段高于50%，也就是斜率最高的那一部分曲线；

c）斜率最低的那部分是摩擦系数最小的，可以允许曲线接近屈服点；

d）确定torque + angle之后，试生产1000件，放错扭矩A + B可以用下面公式确定。

①统计60组螺栓对应的M+A的最终扭矩；

②求这60组最终扭矩的样本标准差 S 和mean；

③A=mean + 4S；

④B=mean +3.5S；

e）生产1000件最好要更高（10000如果可行），重新计算S；

①控制上下限可以放3 S了；

②超出的要进行调查什么原因。

参考答案提供者：AVL-尹晓飞