Design and Production of Vibration-Resistant Bolt Produced by Cold Forging

Abstract

Throughout their lifetime, fasteners are affected from vibrations. Thus, bolted joints have gradual loosening which causes security problems. In this thesis, improving the loosening situation of bolts under transverse vibration is studied by designing new bolt thread forms which have high vibration resistance. In the first step, the possible thread forms are drawn in 2-D and 3-D by considering the elastic contact. Secondly, static finite element simulations in contact regions are performed for different thread forms designed in the first step. After finding the thread forms within the gap tolerances between bolt and nut threads, thread rolling tools are designed and manufactured to verify them experimentally. Finally, numerous tests on transverse vibration and torque-tension are conducted to test the performance of the new thread forms.

Bağlantı elemanları ömrü boyunca titreşimlerden etkilenirler. Bu nedenle, cıvatalı bağlantılar güvenlik problemine neden olan kademeli gevşemeye sahiptirler. Bu tezde, yüksek titreşim direncine sahip yeni cıvata diş formlarının tasarımı ile enine titreşim altındaki cıvataların gevşeme durumunun iyileştirilmesi incelenmiştir. İlk aşamada, elastik temas göz önüne alınarak olası diş şekilleri 2-D ve 3-D de çizilmiştir. İkinci olarak, ilk aşamada tasarlanan farklı cıvata diş formları için temas bölgelerindeki statik sonlu elemanlar simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Cıvata ve somun dişleri arasıdanaki boşluk toleransları içinde vida diş formları bulunduktan sonra onları deneysel olarak doğrulamak için ovalama tarakları tasarlanmış ve imal edilmiştir. Son olarak, yeni vida diş formunun başarımını test etmek için çeşitli yanal titreşim ve tork-gerilme testleri yapılmıştır.