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螺纹联接是零部件之间 4 种常用联接方式(螺纹联接、焊接、铆接和粘胶联接)之一，它具有精度高、拆装方便和具有互换性等优点。螺纹紧固件是汽车制造技术的基础，并已成为必不可少的机械零件。但在螺母扭矩打紧过程中，螺母跟随螺栓一起转动，造成打扭矩困难，比率约为50%。工人需对发生跟转的车辆进行双扳手二次打紧，严重影响生产效率，并导致人力和时间成本的增加。
紧固件螺纹拧紧原理
螺纹的主要参数:
1)螺距P：相连两个螺纹顶尖的距离。
2)导距L：螺纹旋转一周时,螺纹上一点沿轴线方向前进的距离。
注：一条螺旋线产生的螺纹叫单头螺纹，螺距与导距相等。两条或两条以上的等间隔的螺旋线产生的螺纹叫多头螺纹。
导距=N*螺距
3)螺纹有效直径
2、螺纹拧紧
拧紧是用螺栓、螺母把零件连接起来，不能松动。为了不让其松动，必须在螺栓上施加一个叫“轴向力”的适当拉力(拧紧力)。实际作业中，因为直接测量轴向力困难，所以螺栓、螺母拧紧时，用“扭矩”代替。
3、螺纹紧固受力情况
螺纹紧固件在紧固状态下，其受力有三个方面：
1)轴力F：作用在外螺纹件轴向拉力(被连接件夹紧力)；
2)支承面摩擦力Fw：螺母或螺栓与被连接件表面间摩擦力；
3)螺纹副摩擦力Fs：外螺纹侧面与内螺纹侧面间摩擦力。
螺栓在拧紧时候，如果不采用一定措施，例如，在螺母侧采用反作用力臂进行防转固定，就容易出现螺母跟转的可能性。
同时，特别是在螺栓静态扭矩测量的时候，也会出现螺母跟转的情况，在这种情况下，如果不采取措施，测出的静态扭矩结果，就会是虚假的扭矩，往往测出的静态扭矩会更低一些。
为什么会出现这种问题呢？
有什么办法可以解决这种跟转的问题？
螺母拧紧相关扭矩分析
当预紧力施加到螺母上时，螺母会产生反作用扭矩，即螺母接触面摩擦扭矩。当螺母接触面摩擦扭矩小于预紧扭矩时，螺母就发生跟转，根据螺母反作用扭矩：
式中：
Tw--螺母接触面摩擦扭矩
Ff--夹紧力
uw--接触面摩擦系数
Dw--按触面等效摩擦圆直径
根据式(1)可知，螺母接触面擦扭矩与夹紧力、螺母接触面摩擦系数和等效摩擦圆直径相关。
也就是说，提高夹紧力(预紧扭矩)，可以抑制跟转趋势；在夹紧力(预紧扭矩)相同情况下，增大螺母接触面等效摩擦圆直径，也可以降低螺母跟转。
螺母接触面等效摩擦圆直径分析
螺母接触面等效摩擦圆直径计算公式，如下：
螺母接触面摩擦系数分析
对同批次螺母的摩擦系数进行测试，满足设计标准0.10-0.20的要求。
采用带齿螺母验证。在紧固过程中，其法兰面的花齿结构与车身的配合面相互和咬合，花齿卡入车身配合面后形成限位凸起，有助于抑制螺母跟转，但其成本要高于普通螺母。
倾紧扭矩/轴向力影响分析
根据验证结果显示，同批次螺母条件下，提高预紧扭矩可以有效抑制跟转趋整。
通过上述分析可知，增大螺母摩擦圆直径、选取带齿螺母以及增加预紧扭矩，均可抑制螺栓打紧过程中螺母跟转。
螺纹副摩擦系数分析
螺母跟随螺栓一起转动，除了跟螺母接触面摩擦扭矩相关外，还与螺母与螺栓之间的螺纹副摩擦扭矩相关。
螺纹副摩擦扭矩理论计算，如下：
Ts--螺纹副摩擦扭矩
Ff--夹紧力
P--螺距
us--螺纹摩擦系数
d2--螺纹中径
a--牙型角
当螺纹副摩擦扭矩大于螺母接触面摩擦扭矩时，即Ts-Tw>0时，螺母就会跟转。
螺纹胶对螺纹副相互作用扭矩的影响
装配的螺栓涂有螺纹胶，涂胶牌号P80(高强度胶)，其摩擦系数为0.12~0.18，需优化。
通过对人、机、料、法、环的因素分析可知，无防跟转工具，是导致问题产生的根本原因。但，要解决该问题需要从设计或工艺上考虑，在生产线上实现不太现实。
接下来，我们就分析螺栓拧紧的时候，为什么会产生螺母跟转的现象？
螺母跟转计算分析
螺母拧紧时候，跟转的计算分析，我们分析以下三种情况：
（1）螺栓螺母支撑面、螺栓孔尺寸相同情况下，螺母发生跟转时候螺母支撑面最小摩擦系数
假设：螺栓规格为M12x1.5，螺栓支撑面直径为23.8mm，螺栓孔直径为13.5mm，实测螺纹摩擦系数为0.13，实测支撑面摩擦系数为0.13，螺栓拧紧时候设置的公称拧紧扭矩为105Nm，而螺母的支撑面直径也为23.8mm，螺母侧螺栓孔直径也为13.5mm，在这种情况下，经过计算，拧紧螺栓时候螺母不发生跟转的最小摩擦系数0.115。
也就是说在上述的这种条件下，如果螺母的支撑面摩擦系数低于0.115，就可能出现螺栓拧紧时候螺母跟转的可能性（这种情况可以进行一下实际试验验证，如果螺栓正常摩擦系数，而对螺母支撑面图上润滑油，这样在拧紧的时候就可能出现跟转的情况。
（2）螺栓螺母支撑面相同、螺母螺栓孔尺寸增加的情况下，螺母发生跟转时候螺母支撑面最小摩擦系数。
假设：螺栓规格为M12x1.5，螺栓支撑面直径为23.8mm，螺栓孔直径为13.5mm，实测螺纹摩擦系数为0.13，实测支撑面摩擦系数为0.13，螺栓拧紧时候设置的公称拧紧扭矩为105Nm，而螺母的支撑面直径也为23.8mm，螺母侧螺栓孔直径增加为15mm，在这种情况下，经过计算，拧紧螺栓时候螺母不发生跟转的最小摩擦系数0.110。
也就是说在上述的这种条件下，如果螺母的支撑面摩擦系数低于0.110，就可能出现螺栓拧紧时候螺母跟转的可能性，螺母的摩擦系数需要更小才能出现跟转的可能性，具体计算见下表。
（3）螺母支撑面减小成六角头螺母尺寸、而螺母螺栓孔尺寸不变的情况下，螺母发生跟转时候螺母支撑面最小摩擦系数。
假设螺栓规格为M12x1.5，螺栓支撑面直径为23.8mm，螺栓孔直径为13.5mm，实测螺纹摩擦系数为0.13，实测支撑面摩擦系数为0.13，螺栓拧紧时候设置的公称拧紧扭矩为105Nm，而螺母的支撑面直径减小为标准六角头螺母支撑面尺寸16.63mm，螺母侧螺栓孔直径仍为15mm，在这种情况下，经过计算，拧紧螺栓时候螺母不发生跟转的最小摩擦系数0.110。
也就是说在上述的这种条件下，如果螺母的支撑面摩擦系数低于0.142，就可能出现螺栓拧紧时候螺母跟转的可能性，从这一点来说，因为螺母发生跟转的临界摩擦系数变大了，螺母就更容易出现跟转的可能性。
也就是说，六角头螺母与法兰面螺栓即使摩擦系数相同，也可能出现螺母跟转的可能性。
以上就是对螺母跟转的可能性进行分析，从分析及计算结果可以看出：
🔺螺母的支撑面直径越小，越容易出现螺母跟转的可能性。
🔺螺母侧的螺栓孔直径越大，越不容易出现螺母跟转的可能性。
🔺在还没有拧紧的情况下，如果螺母为锁紧螺母，则这种情况下，螺母必然会出现跟转的可能性，在这种没有拧紧的情况下，预拧锁紧螺母，必须采用防转装置才能把锁紧螺母预拧紧到位。
🔺在发生跟转的时候，测量静态扭矩往往会减小，必须考虑采用防转装置后来测静态扭矩，方为可比性。
文章来源于埃尔森液压，侵删。
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