宋心雷，吴兆亮

（安徽江淮汽车集团股份有限公司 轻型商用车研究院，安徽 合肥 230601）

前言

车轮螺栓是整车安全的重要零部件，在行驶中出现螺栓断裂等问题，则可能出现车轮飞出的严重交通事故。由于可能引起螺栓断裂的因素较多，在问题出现时，往往很难找到导致问题的确切原因。其中螺纹滑牙会导致锁紧力矩变小，可能导致螺栓断裂。

1 问题现象

某轻型卡车在装配车轮时，出现车轮螺栓内螺纹滑牙现象。其车轮螺栓为M20×1.5螺纹，10.9级，表面三价环保彩锌；车轮螺母为M20×1.5螺纹，10级，表面三价环保彩锌。

2 问题调查

螺栓滑牙的因素有很多，故障树分析如图1。

图1 故障树分析

根据故障树分析，序号（1）、（2）、（3）、（4）4项因素，可以直接通过校核计算或测试获得，因此从以上四个因素着手分析，确认问题方向后，再查找具体末端因素。

2.1 设计强度校核

车轮螺栓连接状态的受力分析如图2。

图2 轮毂安装结构及受力示意图

1）拧紧外螺母的轴向力计算。

拧紧螺母后，轴向力公式如下[1]：

其中：

T——拧紧力矩，590 N·m～680 N·m（设计拧紧力矩范围）；

d2——螺栓中径，21.026 mm；

L——螺距，1.5 mm；

Μ——螺栓摩擦系数，0.12～0.4（一般镀锌表面）；

Dm——螺母安装面等效摩擦半径，33.6 mm；

f1——螺母安装面摩擦系数，0.12～0.4（一般镀锌表面）。

将相关设计参数代入公式（1）中，得出轴向力如表1。

表1 不同摩擦系数、拧紧力矩下轴向力 单位：N

2）螺母保证载荷的标准要求。

M20×1.5的10级螺母保证载荷要求为：螺母与标准螺栓试棒配合，在293.8 kN的拉力载荷下，保持15 s，能够自由拆下螺母。

根据设计计算轴向力与螺母保证载荷要求比较，设计轴向力符合要求。……