螺纹紧固件连接形式是螺栓螺母配合、螺栓与零件内螺纹配合等。螺纹连接部一旦发生紧固件松动、脱落或断裂等，会造成农业机械无法正常工作，出现人身伤害事故。因此，紧固件合理装配是保障农机不发生失效的重要环节。

1、装配方法

常用的装配方法主要有扭矩控制法、扭矩+转角控制法、屈服点控制法等。

1.1扭矩控制法

扭矩控制法是最常用，性价比较高的控制方法，达到控制预紧力的目的。扭矩法具有成本低、易于实现质量监控的优点，但是存在精度不高、易受外部条件影响等缺点。

1.2扭矩+转角控制法

扭矩+转角控制法是使用动力工具先将螺栓预紧到与被连接件贴合的扭矩，然后在贴合扭矩的基础上，拧一个规定的角度至拧紧状态。贴合扭矩后的拧紧达到的预紧力不再与各部位的摩擦有关，从而能达到更高的拧紧精度，螺栓的利用系数也更高。但缺点是成本较高，对各连接部件的质量一致性要求较高，难以监控拧紧质量。

1.3屈服点控制法

屈服点控制法利用螺栓屈服点作为判定拧紧的参数。这种控制方法需要借助专业的工具，采集拧紧过程中的扭矩——转角曲线，并实时计算曲线斜率，根据斜率的变化判定达到屈服点的时刻。具有拧紧精度极高、螺栓利用率极高等优点，但成本高昂，对装配副的要求极高，也更难以控制和监控。

2、装配工具

根据统计，目前拖拉机关键重要位置所用螺纹紧固件绝大部分使用扭矩法拧紧，所以本文重点介绍扭矩法用工具。根据动力形式的不同，拧紧机可以分为手动、气动、电动和液压4种类型。手动拧紧机需要靠人力来完成拧紧工作，适用于一些小批量的紧固操作；气动拧紧机使用压缩空气作为动力源，拧紧力矩较大，适用于需要高速、精度要求不高的大批量紧固操作，主要有气动螺丝刀、气动扳手；电动拧紧机则通过电机驱动，可以精确控制拧紧力矩，适用于一些对拧紧精度要求较高的场合，主要包括电动螺丝刀和电动扳手；液压拧紧机则利用液压系统提供动力，拧紧力矩大、精度高，适用于一些对拧紧力矩要求极高的场合，主要有液压扳手。

3、扭矩确定方法

3.1延用法

拖拉机研发至今，很多车型都是在原有车型的基础上变更而产生，因此，部分连接位置与之前的车型相同，或者虽然连接件发生了形状或尺寸的变化，但连接处影响装配扭矩的参量并未发生变化，故装配扭矩也并不需要发生变化。这种情况下，一般沿用之前的安装扭矩。

3.2计算法

3.2.1斜面原理

一个质量为W的物体放置在与水平面呈β角的斜面上。为了沿斜面向上推动这个物体，如果假设斜面上没有摩擦，需要＞Wsinβ的力。如果角度β较小，则Wsinβ也就较小；因此，一个斜面上质量较大的物体只需一个很小的力就可以向上推动，这就是斜面原理。由于斜面上存在摩擦，摩擦系数为μs，则推动W需要的力为Wsinβ+μsWcosβ，这就是螺纹紧固的原理。通过反作用力与力臂的相乘，可以计算出扭矩。

3.2.2计算过程

螺纹展开形式如图1所示。

假设斜线是螺纹线展开线，水平线看作螺母承面，斜线上的物体看作螺栓，水平线和斜线构成的梯形相当于螺母，斜面的倾斜角β看作螺纹升角，斜面与纸面垂直面间的夹角看作螺纹牙型半角α。则有：

式中：F's为螺纹面阻力；β为螺纹升角；

α为牙型半角或牙侧角；F为螺纹轴向预紧力；μ_s为螺纹摩擦系数；μ_W为螺纹摩擦系数；F_s为克服螺纹阻力所需水平力；F_W为作用在支承面上的阻力；r_s为螺纹阻力力臂；d₂为螺纹中径；d_W为支承面等效摩擦直径。

3.2.3紧固扭矩

计算扭矩表达式为：

式中：T_s为螺纹面摩擦扭矩；T_W为支承面摩擦扭矩。根据：

式中：P为螺距。整理公式，T_s可由式（10）表达：

总扭矩T等于Ts与TW之和，即：

式中：T为紧固扭矩。

3.2.4附加扭矩

在连接设计时，对于一些关键/重要部位，为了达到较好的防松效果，往往会选择使用带有预置扭矩或者螺纹锁固胶的产品，此时有：

式中：T_P为防松扭矩。

3.3试验法

3.3.1试验仪器及设备、设施

试验需要准备瞬态数据收集系统/传感器、直流驱动工具及模拟装配的台架。

3.3.2样件准备

样件应该达到生产装配水平，如果原始零件不能提供测试，可以使用替代件，但是替代件必须能够代表原始零件的设计和制造状态。通常情况下需要准备12~15组完整且全新的装配副。

3.3.3试验准备

工具和传感器尺寸根据紧固件型号而定，工具需要具备拧断紧固件的能力，传感器需要具备足够的精度记录扭矩、转角和转速。一般情况下，预期的最大扭矩应该在所选择的传感器量程的50%~75%。尽管在装配过程中可能会用到多步拧紧，但是推荐安装扭矩一般都是在单一的转速下进行。

3.3.4试验过程

按照设计装配，固定连接副，建立数据采集系统。将紧固件拧至屈服，采集转速、扭矩、转角。根据极限模式，扭矩-转角曲线可以区分为螺纹部件断裂、螺纹滑扣、其他。

3.3.5数据处理

（1）断裂模式数据分析。一是提取曲线上的驱动扭矩、贴合扭矩、屈服扭矩和极限扭矩，确定出最大和最小值，计算平均值、标准差、平均值-3标准差、平均值+3标准差。标准差超过平均值的10%意味着数据不够或者偏差太大。二是计算推荐最大扭矩值，最大值≤屈服扭矩-4标准差，根据计算出的最大值得到装配用扭矩值。三是验证推荐值：扭矩最小值＞较大者（驱动扭矩+4标准差，贴合扭矩+4标准差）。

（2）滑扣数据分析。一是提取曲线上的驱动扭矩、贴合扭矩、屈服扭矩和极限扭矩，确定出最大和最小值，计算平均值、标准差、平均值-4标准差、平均值+4标准差。标准差超过平均值的10%意味着数据不够或者偏差太大。二是计算推荐最大扭矩值，最大值≤屈服扭矩-4标准差，根据计算出的最大值得到装配用扭矩值。三是验证推荐值，扭矩最小值＞较大者（驱动扭矩+4标准差，贴合扭矩+4标准差）。

（3）其他模式数据处理。一是提取曲线上的驱动扭矩、贴合扭矩和极限扭矩，确定出最大和最小值，计算平均值、标准差、平均值-4标准差、平均值+4标准差。标准差超过平均值的10%意味着数据不够或者偏差太大。二是计算推荐最大扭矩值，最大值≤极限扭矩-4标准差，根据计算出的最大值得到装配用扭矩值。三是验证推荐值：扭矩最小值＞较大者（驱动扭矩+4标准差，贴合扭矩+4标准差）。若极限模式是驱动器损坏，那么推荐的最大扭矩不应超过断裂时扭矩的50%。

4、结语

随着与国际社会的接轨，我国螺纹紧固件行业已逐渐摆脱了过去粗放的管理生产模式，进入到一个规范化精细化程度相对较高的发展阶段，螺纹紧固件扭矩的精细化管理水平也在不断提高。随着相关行业的研究成果和管理理念不断相互渗透，我国农机企业对螺纹紧固件扭矩的重视程度也在不断提高，相信随着农业机械领域螺纹紧固件扭矩管理水平的不断提高，必能为促进我国农业机械高质量发展贡献力量。

参考文献

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