前 言

由于联接可靠、结构简单以及装拆便捷等优点， 螺纹联接广泛应用于各类机械结构中，是最常用的紧 固方式之一。

螺纹联接的主要功能是保证被联接结 构之间可靠地传递力或运动。螺纹联接松动作为最 主要的失效形式，其失效标志是螺栓张紧力的降低， 螺纹联接失效轻则产生异响，重则导致重大安全事故。

因此，研究螺纹联接的松动机理以及防松机理具 有重要的工程应用价值及理论价值。

本文主要研究 了螺纹联接拧紧扭矩和拧松扭矩的计算模型以及各 因素，包括初始预紧力、摩擦因数、螺纹旋合长度以及 防松方式对螺纹联接结构防松性能的影响程度。

01

螺纹联接防松机理

1.1螺纹联接松动机理

螺纹紧固件装配后，由于螺纹副之间的摩擦力和螺栓头、螺母支承面与被联接件之间的摩擦力作用， 产生相应的摩擦扭矩，使外部载荷作用下的螺纹副滑 动趋势得到阻止。

在单次大载荷或者循环载荷作用 下，螺纹紧固件及其被联接件均会发生塑性变形，造 成轴向力的缓慢下降，此阶段内螺栓与螺母之间的螺 纹副接触以及支承面接触均未产生相对滑动或者相 对滑动很小;

当螺栓的轴向力下降到某一临界值时， 螺纹联接进入结构松动期，各接触面之间出现相对滑 动，包括螺纹副的相对滑动以及支承面与被联接件表 面的相对滑动，最终导致螺纹联接松动失效甚至断裂失效。

1.2螺纹联接防松机理

螺纹联接的基本原理是通过施加初始预紧力，使被联接件的接触面之间不产生相对滑动。目前拧紧过程中大多采用扭矩控制法来进行预紧力的控制，拧紧扭矩与初始预紧力的关系为:

T = KFD ( 1)

式中: T 为拧紧扭矩，N ·m;K 为扭矩系数;D 为公称直径，mm; F 为初始预紧力，N。

拧紧扭矩也可表示为:

1. 2.1螺纹联接拧紧时受力分析

螺纹联接中，将螺母简化为滑块，并假想在螺纹 中径处展开，可得螺纹联接拧紧时受力图如图1 所示。螺纹拧紧扭矩的力学关系可由图 1 分析。

图 1 螺纹联接拧紧时受力图

图 1 中: v 代表螺母拧紧方向; F 为初始预紧力，N; Ft 为旋转螺母的水平推力，N; FN 为支反力，N; uth为螺纹摩擦因数;

uth FN 为螺母旋转时的滑动摩擦力，N; FＲ 为支反力 FN 与滑动摩擦力 uth FN 的合力，N;

为螺纹升角，