在汽車裝配方面,，螺紋緊固方式較為常用的有扭矩法,、扭矩加轉(zhuǎn)角法和屈服點(diǎn)法，共 3 類,。

其中,，扭矩加轉(zhuǎn)角法因其可降低因螺紋摩擦系數(shù)波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)角擰緊所產(chǎn)生的預(yù)緊力的影響,，設(shè)計(jì)預(yù)緊力可取到螺栓屈服強(qiáng)度的80%以上，甚至可以利用到螺栓屈服強(qiáng)度以上,，已在越來越多的汽車底盤關(guān)鍵部位得到應(yīng)用,。

常規(guī)緊固件旋轉(zhuǎn)方式，都以螺母為主要擰緊對(duì)象,，固定螺栓頭,。但某些特殊的緊固部位，受空間所限,，擰緊設(shè)備無法伸入,，只能通過夾持螺母旋轉(zhuǎn)螺栓達(dá)到緊固。

那么,，擰螺栓和擰螺母在應(yīng)力狀態(tài)上是不是也會(huì)有差異,，認(rèn)為擰螺栓可能會(huì)應(yīng)力更大，實(shí)際情況又是怎樣的呢,？而且從航空緊固件擰緊手冊(cè)中,，也可以看出擰螺栓要比擰螺母高出約10%，具體什么原因呢,？

  一）問題說明

    對(duì)于焊接螺母,、鉚接螺母、焊接螺栓,、鉚接螺栓,、內(nèi)螺紋孔等類似的地方，大家不會(huì)糾結(jié)到底是擰螺栓還是擰螺母,。

因?yàn)檫@種類似的地方只能擰一個(gè)零件：螺栓或者螺母（雙頭螺柱和螺母組合），另外一個(gè)零件都是已經(jīng)固定好了,，不能進(jìn)行擰緊,，只能擰緊螺栓這個(gè)零件，也就不存在擰螺栓和擰螺母的差異了,，如圖,。

像下面這個(gè)螺柱連接也就只能擰螺母,。

對(duì)于存在擰螺栓還是擰螺母爭(zhēng)議的地方就是螺栓螺母連接，這種情況下既可以擰螺栓,，也可以擰螺母,，這樣就會(huì)涉及到擰螺栓還是擰螺母的問題了，也就會(huì)涉及到擰螺栓還是擰螺母的差異問題,。

這樣,，就會(huì)產(chǎn)生到底是擰緊螺栓還是擰緊螺母，不同的擰緊方式會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響,。

 二）理論分析

  1,、對(duì)于是擰螺栓還是擰螺母，通過查找相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析,，目前暫時(shí)沒有哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)明確必須擰螺栓還是擰螺母,。

也就是說，對(duì)于擰螺栓和擰螺母兩種方式原則上都是可以的,。當(dāng)然常規(guī)來說,，螺栓螺母的連接，一般都是擰螺母,。

2,、從受力方面來說，擰螺栓和擰螺母螺栓都會(huì)受到拉應(yīng)力和螺紋扭矩施加的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力作用,，所以,，理論上來說，擰螺栓和擰螺母兩者受力是一致的,。

當(dāng)然有人會(huì)說,，擰螺栓的時(shí)候可能應(yīng)力更大。擰螺栓還是擰螺母,，都會(huì)受到螺栓預(yù)緊力產(chǎn)生的拉應(yīng)力,，還有螺紋扭矩產(chǎn)生的摩擦扭矩作用到螺栓上的扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力。只要摩擦系數(shù),，支撐面直徑相同,，理論上應(yīng)該綜合應(yīng)力是沒有差異的。

實(shí)際上,，發(fā)現(xiàn)可能存在比較大的差異,，主要是應(yīng)為螺栓，螺母的摩擦系數(shù)會(huì)存在差異,，特別是螺栓頭支撐面和螺母的支撐面可能存在差異,。例如有些螺栓頭是存在內(nèi)傾角和螺母實(shí)際上內(nèi)傾角的具體尺寸可能存在差異。

3、從摩擦系數(shù)上來分析,，螺栓和螺母的摩擦系數(shù)可能不一致,，這樣也就會(huì)造成擰螺栓還是擰螺母兩者是有差別的。

4,、螺栓的尺寸和螺母尺寸也可能有差別,，如果大家設(shè)計(jì)時(shí)候不注意，例如同樣選用法蘭面螺栓和法蘭面螺母,，螺栓采用GB/T 16674.1標(biāo)準(zhǔn)的小系列六角法蘭面螺栓,，螺母采用GB/T 6177.1的法蘭面螺栓，由于兩者的支撐面直徑是不一樣的,，所以,，在擰緊時(shí)候兩者等效摩擦直徑就會(huì)存在差別。

從這個(gè)方面來說,，大家設(shè)計(jì)時(shí)候,，盡量選擇螺栓支撐面直徑與螺母支撐面直徑一致的螺栓螺母。 

5,、螺栓穿入方便性考慮,，.螺栓穿入時(shí)候在外側(cè)穿入比較方便，如果從里側(cè)穿入可能需要更大的空間,，在外側(cè)穿入里側(cè)只需要留有螺母的厚度再加上一定的螺栓露頭長(zhǎng)度,，再擰緊時(shí)候再考慮一定的防轉(zhuǎn)工裝的長(zhǎng)度即可滿足空間要求。

如果螺栓從里側(cè)穿入,，首先對(duì)準(zhǔn)螺栓孔相對(duì)有一定的難度,，空間也是需要相對(duì)更大一些。

6,、螺栓擰緊方便性考慮,，那一側(cè)穿入擰緊更便于布置擰緊工具。

7,、從擰緊套筒來考慮,，螺栓擰緊時(shí)候，套筒可以選用很短的套筒即可,。如果擰緊螺母,，需要考慮螺栓的露頭長(zhǎng)度，同時(shí),，有些螺栓還有一定的導(dǎo)向功能,，伸出長(zhǎng)度會(huì)非常長(zhǎng)，套筒需要選擇更長(zhǎng)的套筒,，增加成本,，甚至?xí)档吞淄驳膭偠取?/span>

當(dāng)然,，在防轉(zhuǎn)工裝設(shè)計(jì)中也會(huì)同樣用到另一端的長(zhǎng)套筒，所以,，套筒的選取方面考慮，兩者也基本相同,。

8,、擰螺栓的時(shí)候，如果不對(duì)中,，會(huì)存在擰緊螺栓時(shí)候螺栓桿部與螺栓孔存在摩擦,，增加了摩擦扭矩，這樣最終的輸入扭矩也會(huì)增加,。而擰螺母就基本不會(huì)存在這種影響,。

9、航空工業(yè)中,，擰螺栓要求的公稱扭矩比擰螺母要高出約10%,，這是什么原因呢？大家可以具體討論分析,。

猜測(cè)難道是因?yàn)楹娇章菟ú捎眠^盈配合,，會(huì)由于這個(gè)原因?qū)е拢€是螺栓的支撐面直徑比螺母要??？如果大家對(duì)這個(gè)問題比較清楚，歡迎聯(lián)系螺絲君交流,。

三）試驗(yàn)驗(yàn)證

選取符合質(zhì)量要求的螺栓螺母組合,，輔以切割開的被裝配零件，在測(cè)試臺(tái)上模擬實(shí)車狀態(tài)進(jìn)行螺母旋轉(zhuǎn)擰緊測(cè)試,，切割開被裝配的零件是為保證擰緊設(shè)備有足夠的空間旋轉(zhuǎn)螺母,。

按照扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊，擰緊扭矩要求為180Nm+90°,。通過擰緊螺母最終獲得工藝扭矩值約為310N×m,，如圖所示。

由上圖可得,，螺栓屈服點(diǎn)a為517N×m,；點(diǎn)b為初始擰緊扭矩，該初始擰緊扭矩為180 N×m,；點(diǎn)c為完成按照裝配要求從初始扭矩再旋轉(zhuǎn)90°后的最終扭矩點(diǎn),，此時(shí)扭矩?cái)?shù)值為305N×m。

將緊固件旋轉(zhuǎn)方式改為螺栓旋轉(zhuǎn)擰緊,，獲得扭矩轉(zhuǎn)角如下圖所示,。

圖 3 旋轉(zhuǎn)螺栓獲得的裝配扭矩曲線圖

由上圖可知,，扭矩點(diǎn)c￠對(duì)應(yīng)的扭矩值已達(dá)406N×m，較旋轉(zhuǎn)螺母方式的最終扭矩331N×m 高出75N×m,，超出比例為22.6%,。

通過這個(gè)扭矩轉(zhuǎn)角法擰緊試驗(yàn)也可以看出擰緊螺栓和擰緊螺母最終的扭矩會(huì)存在較大差異。

通過實(shí)車批量裝配,，按照擰緊螺母進(jìn)行裝配,，獲得的扭矩上限樣本如下圖所示，其扭矩值范圍為319～407N×m,。

對(duì)上圖中扭矩上限超過400 N×m 的螺栓進(jìn)行螺紋段金相分析,，如下圖所示，螺紋位置的金相組織未發(fā)現(xiàn)存在冷變形產(chǎn)生的塑性流變現(xiàn)象,，說明螺紋位置不存在明顯的塑性變形,，該螺栓仍處于彈性變形階段，與試驗(yàn)曲線相符,。