车轮螺栓及车轮螺母设计优化

螺栓连接的强度主要取决于螺栓的强度，因此，研究影响螺栓强度的因素和提高螺栓强度的措施，对提高连接的可靠性有着重要的意义。

螺栓上的螺纹（特别是螺纹的收尾)、螺栓头和螺栓杆的过渡处以及螺栓横截面面积发生变化的部位等，可能会由于结构的变化发生应力集中，而应力集中可能导致断裂发生。故为了分析解决螺栓断裂的问题，首先应考虑解决应力集中的情况。一般情况下，结构变化处采用圆角、卸载结构，或将螺纹收尾改成退刀槽等，对减小应力集中会起到明显的效果。

目前车轮螺栓根部有退刀槽过渡，还有圆角过渡，但是退刀槽的应用远远不如圆角的应用广泛，因为退刀槽的应用断裂现象比较明显，所以我们还是推荐采用较大的圆角来减小应力集中。

通过和材质专家的研究，我们决定将现有的40Cr材质更换为ML35CrMo,硬度提高，屈服强度提高。在工艺上，我们也将先滚螺纹后调质更改为先调质再滚螺纹。实验证明，这种的作用还是很明显的。

我们只能对其进行操作上的指导。采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法，可以显著提高螺栓的疲劳强度。这是因为除可降低应力集中外，冷镦和滚压工艺不切断材料纤维，金属流线的走向合理，而且有冷作硬化的效果，并使表面留有残余应力。因而滚压螺纹的疲劳强度可较切削螺纹的疲劳强度提高30%〜40%。如果热处理后再滚压螺纹，其疲劳强度和提高70%〜100%。这种冷镦和滚压工艺还具有材料利用率高，生产效率高，和制造成本低等优点。

车轮螺母松退导致的车轮螺栓滑扣，断裂问题仍然很严重，经过不断的摸索，我们开发了一个新的生产厂家，生产变牙型车轮螺母以下是供货商给我们提供的，将普通的标准螺母和变牙型防松螺母用同样的螺栓配两种螺母的光弹

为了更好的观察自锁螺母在载荷下负载的分布情况。即普通螺母与变牙型防松螺母所承载的载荷分布相比较，很显然，变牙型螺纹载荷的分布均勻，而标准螺母的载荷集中在前两扣牙上。

通过本文的分析，大家对螺栓、螺母的设计思路应该都比较明了了，超大力矩拧紧车轮螺母是目前我们存在一个很严重的误区，增加螺栓的硬度，防滑转结构的设计，变牙型螺纹的应用给车轮螺栓、车轮螺母的改进有非常重要的作用。