螺釘預(yù)緊力是超精密加工與裝配中不可忽視的重要因素,，基于 ANSYS接觸分析模塊,，采用具有回轉(zhuǎn)對稱結(jié)構(gòu)的多個平行環(huán)形圓臺結(jié)構(gòu)代替螺紋的螺旋升角結(jié)構(gòu),，建立了具有工程實際參考意義的螺紋計算分析模型，通過有限元分析,，計算得到了螺釘預(yù)緊力作用下連接件及螺紋牙型的變形特征,。

螺紋的預(yù)緊有利于增強聯(lián)接的剛性、緊密性,、防松及防滑[1],，以防止受載后被聯(lián)接件間出現(xiàn)縫隙或相對滑移。預(yù)緊力的適當(dāng)控制是確保螺紋聯(lián)接質(zhì)量的關(guān)鍵,，預(yù)緊力過小將導(dǎo)致聯(lián)接松動而失效,，過大的預(yù)緊力又會使聯(lián)接件在裝配變形或偶然過載時被拉斷[2]。

研究人員對螺釘預(yù)緊力的關(guān)注重點主要集中于螺釘?shù)氖?、預(yù)緊力模型及工程控制方法等,，對螺釘?shù)哪Ｐ吞幚磉M行了較大簡化[5]，對螺釘預(yù)緊力造成螺紋牙型變形等裝配過程零件內(nèi)部變形缺乏有效的關(guān)注,。

圖1 計算模型

    各相互配合的內(nèi)外螺紋牙型面及通孔連接件與螺紋連接件之間創(chuàng)建接觸對進行約束。

    所有零件材料均為鋼,，計算參數(shù)為：彈性模量E=150GPa，泊松比P=0.3,，密度Den=7830kg/m3,。

位移

由螺釘拉緊造成的各連接件的變形位移，如圖5 所示,。從圖5 中可以看出,，在螺釘拉力的作用下,，被連接件中心受壓產(chǎn)生變形和位移，而被連接件的外圓柱面邊緣則因受到擠壓產(chǎn)生翹曲,，造成外緣彼此脫離的現(xiàn)象,。

應(yīng)力與應(yīng)變

由螺釘拉緊造成的各連接件的應(yīng)力云圖，如圖6所示,。應(yīng)變云圖,，如圖7所示。

螺紋的變形

將螺紋連接接觸配合部分的應(yīng)力計算結(jié)果放大顯示，如圖8所示,。從圖8中可以看出,，螺紋的擰入的前幾個牙型彼此之間產(chǎn)生比較大的應(yīng)力和變形，有比較大的應(yīng)力集中,，而其余的螺紋牙型則對螺紋拉力的貢獻較小,。

而螺紋口處的應(yīng)力集中與變形最大,，螺紋越深，螺紋牙型的應(yīng)力與變形逐漸減小,，本例的計算結(jié)果顯示,，主要有前六圈牙型對螺釘預(yù)緊力做出貢獻。從這點可以看出,，從結(jié)構(gòu)設(shè)計角度考慮,，可對螺紋的擰入深度進行適當(dāng)優(yōu)化。

（1）在螺釘預(yù)緊力的作用下,，被連接件螺紋孔中心部分受壓產(chǎn)生變形，而被連接件的外圓柱面邊緣則因受到擠壓產(chǎn)生翹曲和彼此脫離的現(xiàn)象,；

（2）螺釘預(yù)緊力主要由螺紋擰入深度較淺的前幾個牙型貢獻反作用力,，其彼此之間產(chǎn)生比較大的應(yīng)力和變形，有比較大的應(yīng)力集中,，而其余的螺紋牙型則對螺紋預(yù)緊拉力的貢獻較小,。螺紋口處的應(yīng)力集中與變形最大，螺紋越深,，螺紋牙型的應(yīng)力與變形逐漸減小,。