專利名稱：具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械零件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，該螺栓結(jié)合體 具有防松動(dòng)性能，且疲勞強(qiáng)度好。
背景技術(shù)：
通常情況下同一部位會(huì)使用多根螺栓，如果這些螺栓不松動(dòng)的話，大都不會(huì)認(rèn)為螺栓在 使用過(guò)程中會(huì)有破損。另外，螺栓具有這樣的優(yōu)點(diǎn)由于螺紋具有錐形效果(楔形效果)，故 能緊固較厚的構(gòu)件，而且即便是緊固之物，也能比較容易地用簡(jiǎn)單的工具使之松動(dòng)。相反， 即便是緊固之物，在長(zhǎng)期使用過(guò)程中螺母和螺栓也會(huì)反向旋轉(zhuǎn)，發(fā)生"松動(dòng)"的現(xiàn)象。 一旦 發(fā)生松動(dòng)，如果沒(méi)有再度緊固該部位，那么之后的反復(fù)應(yīng)力會(huì)使螺栓承擔(dān)過(guò)大負(fù)荷，降低疲 勞強(qiáng)度，從而產(chǎn)生螺栓被輕易地?fù)p壞這樣的問(wèn)題。
特別是在可動(dòng)部位或者承受外部振動(dòng)的構(gòu)件結(jié)合處使用的螺栓連接件中，即便當(dāng)初妥善 進(jìn)行了緊固，然而在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期反復(fù)使用后，無(wú)法避免外部應(yīng)力所帶來(lái)的松動(dòng)，因此在使用過(guò) 程中重新緊固是必要的。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有螺栓結(jié)合體存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，該螺栓結(jié) 合體具有防松動(dòng)性能，且疲勞強(qiáng)度好，適用于各種機(jī)械設(shè)備、鐵橋、建筑物、建設(shè)器械、各 種運(yùn)送機(jī)械、電器、眼鏡等可活動(dòng)部位或承受外部振動(dòng)的構(gòu)件結(jié)合處。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，該螺栓結(jié)合體包括螺 栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和 完全螺紋部組成，螺紋部從螺紋根部開(kāi)始螺紋被斜向除去一部分，這部分形成錐臺(tái)形的螺紋 牙除去部，由錐臺(tái)形螺紋部的最小徑處向圓柱部緩慢呈圓弧狀擴(kuò)徑而形成不完全螺紋部，螺 栓上有螺距為Pb的粗螺紋，在與粗螺紋相同方向上形成與粗螺紋重疊的螺距為Pn的細(xì)螺紋， 且Pn-Pb/n， n為l以上的整數(shù)；螺母為兩個(gè)， 一個(gè)為螺距是Pb的粗螺紋螺母，另一個(gè)為螺距 為Pn的細(xì)螺紋螺母。
所述的螺距為Pb的粗螺紋螺母被螺距為Pn的細(xì)螺紋螺母擠壓在靠近螺栓頭一側(cè)，防止粗 螺紋螺母向松弛方向回轉(zhuǎn)，發(fā)揮防松作用，提高使用螺栓的裝置等鏈接的可靠性。
所述的螺栓與其連接件螺母的螺合位置，滿足下式時(shí)獲得良好的螺合狀態(tài)，螺紋牙除去
部與螺栓連接件螺母的螺合長(zhǎng)度a與螺母高度H的關(guān)系為^ (0.5~0.8) H。
所述的螺栓材料硬度Hb和粗螺紋螺母的材料硬度Hn的關(guān)系為H^ (0.4~0.9) Hb。所述的增大螺栓的螺栓頭部和圓柱部的過(guò)渡部分圓弧面半徑R，并用沖擊力對(duì)螺栓頭部 和圓柱部的過(guò)渡部分圓弧面進(jìn)行局部塑性加工。
所述的圓弧面半徑R是工業(yè)規(guī)格ISO中規(guī)定的圓弧面半徑的1. 5—3倍。
所述的用沖擊力對(duì)螺栓頭部和圓柱部的過(guò)渡部分圓弧面進(jìn)行局部塑性加工，是采用鋼球 對(duì)圓弧面進(jìn)行沖擊處理，鋼球的射出速度為50—200m/s，沖擊受處理面積為150%—400%。
本發(fā)明的有益效果具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，兩螺母間的接觸面會(huì)產(chǎn)生排斥力或摩擦 力，從而可以防止粗螺紋螺母向松弛方向回轉(zhuǎn)，可以提高使用螺栓裝置的可靠性，將粗螺紋 螺母的一部分與螺栓錐臺(tái)形螺紋牙除去部相螺合，這樣使粗螺紋螺母內(nèi)側(cè)的錐臺(tái)形螺紋牙除 去部螺紋不僅僅接觸到易彎曲的粗螺母的尖端，減少了接觸面積，緩和了不完全接觸狀態(tài)， 而且還能大幅度降低危險(xiǎn)斷面附近的錐臺(tái)形螺紋牙除去部螺紋牙根的應(yīng)力，防止螺栓損壞， 內(nèi)側(cè)的粗螺紋螺母被其后側(cè)(外側(cè))的細(xì)螺紋螺母擠壓在螺栓頭一側(cè)，在無(wú)外力施加的情況 下，在內(nèi)側(cè)粗螺紋螺母端面的螺栓螺紋牙根部會(huì)產(chǎn)生壓縮內(nèi)力，從而，即使外力變化，通過(guò) 原本的壓縮應(yīng)力和外力導(dǎo)致的張力相抵消，可大幅減少外力所導(dǎo)致的張力，進(jìn)一步提高疲勞 強(qiáng)度，由于既具有有效的防松動(dòng)功能，又具有被大幅度改善的疲勞強(qiáng)度，所以不僅螺栓、螺 母的使用數(shù)及尺寸大幅減小，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化和輕型化，而且，減少了在開(kāi)孔加工和螺栓 緊固的作業(yè)中的耗時(shí)，降低了產(chǎn)品的成本，顯著提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的自由性、組合操作性、量 產(chǎn)性，能夠反復(fù)使用，是一種具有良好實(shí)用性和節(jié)能性的連接件。


圖1為本發(fā)明的螺栓結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的A部放大圖； 圖3為圖1的B部放大圖中l(wèi)螺栓頭部，2螺栓圓柱部，3螺紋牙除去部，4螺紋部，5粗螺紋牙根，6細(xì)螺 紋牙根，7不完全螺紋部。
具體實(shí)施例方式
例l:如圖l、 2所示，為螺栓結(jié)構(gòu)示意圖，采用具有ISO所規(guī)定的M16公制粗螺紋基 準(zhǔn)尺寸的粗螺紋和具有ISO所規(guī)定的M16公制細(xì)螺紋基準(zhǔn)尺寸的細(xì)螺紋的螺栓，螺栓包括螺 栓頭部l、圓柱部2和螺紋部4，螺紋部4由不完全螺紋部7、螺紋牙除去部3和完全嫘紋部 組成，螺紋部粗螺紋螺距Pb為2咖，細(xì)螺紋螺距Pn為lmm，螺紋部從螺紋根部被斜向除去一 部分，形成錐臺(tái)形的螺紋牙除去部3;由錐臺(tái)形的螺紋牙除去部3的最小徑處向圓柱部2緩 慢呈圓弧狀擴(kuò)徑而形成不完全螺紋部7;當(dāng)螺母與螺栓螺合時(shí)，因?yàn)殄F臺(tái)形螺紋牙除去部3各螺紋的高度，與分?jǐn)偟谋砻鎵毫Τ煞幢冗f減，從而使錐臺(tái)形螺紋牙除去部3各螺紋所承受 的負(fù)荷均一化，可緩和集中在螺母的內(nèi)側(cè)端面區(qū)域的錐臺(tái)形部螺紋牙根處的張力和曲力，可 以大幅度提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，根據(jù)被連接體的厚度來(lái)選擇螺栓的圓柱部2的長(zhǎng)度，并在必 要時(shí)使用墊片，從而能夠?qū)⒙菽刚{(diào)節(jié)到最佳位置，獲得良好的螺合狀態(tài)，此時(shí)螺母以全長(zhǎng)的 50%與螺栓的錐臺(tái)形螺紋牙除去部3相螺合，錐臺(tái)形螺紋牙除去部3的各螺紋牙頂?shù)倪B線與螺 栓軸線的夾角為7%±1%，圓柱部2越長(zhǎng)夾角越小，錐臺(tái)形螺紋牙除去部3螺紋牙僅接觸易彎 曲螺母的螺紋牙的前端，從而能夠減少接觸面積，緩和不完全接觸狀態(tài)，大幅度減少距離危 險(xiǎn)斷面近的、在錐臺(tái)形螺紋牙除去部3的螺紋牙根處的應(yīng)力，具有可靠的疲勞強(qiáng)度和有效的 防松性能。
粗螺紋螺距是細(xì)螺紋螺距的2倍，通過(guò)在粗螺紋的螺紋牙上每隔一個(gè)螺距就形成與細(xì)螺 紋相同的花紋，可以確保這種花紋重復(fù)的周期性，據(jù)此，在粗螺紋的螺紋牙部的、由細(xì)螺紋 造成的切割部分會(huì)周期性地存在，所以，可以有效防止粗螺紋局部變薄而造成的機(jī)械強(qiáng)度下 降，以及由于在粗螺紋的螺紋牙部形成細(xì)螺紋的牙根而造成應(yīng)力集中，從而可以維持螺栓的 耐久性。
將粗螺紋螺母螺合在粗螺紋上后，將細(xì)螺紋螺母螺合在細(xì)螺紋上，則可將螺栓以及螺母 之間連接上，此時(shí)，由于細(xì)螺紋螺母和粗螺紋螺母的螺距不同，兩者合為一體旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩螺 母間的接觸面會(huì)產(chǎn)生排斥力或者摩擦力，從而從以修正間隙、防止粗螺紋螺母向松弛方向回 轉(zhuǎn)，發(fā)揮防松效果，提高使用螺栓的裝置等鏈接的可靠性。
由于粗螺紋螺紋牙中的細(xì)螺紋牙根部沿著螺栓軸方向規(guī)則地存在著，所以用粗螺紋螺母 和細(xì)螺紋連接時(shí)的壓力被均勻施加，這樣，就不存在螺紋損壞、脫落等現(xiàn)象，而連接、拆卸 等的操作也可以順利的進(jìn)行。
細(xì)螺紋牙根部(粗螺紋牙的螺紋牙被切除部)較淺，即使細(xì)螺紋牙根部重疊在粗螺紋牙 處，由于粗螺紋被消減部分較少，可以防止機(jī)械強(qiáng)度的下降，具有良好的耐壓型和耐剪性， 可保持粗螺紋的連接力處于較大狀態(tài)，可反復(fù)使用，節(jié)能性好。
螺栓選用材料SC醒630，硬度Hb為300，螺母材料為S20C，粗螺紋螺母的硬度H。為170, 使得螺栓和螺母在螺合過(guò)程中接觸面積增大，減小應(yīng)力集中，還提高了疲勞強(qiáng)度；將螺栓的 圓柱部2和螺栓頭部1連接處的圓弧面半徑R增大到1. 0 mra，并對(duì)圓柱部2與螺栓頭部1連 接處的圓弧面用鋼球進(jìn)行沖擊處理，鋼球的沖擊速度為100 m/s，沖擊受處理面積為300%， 不僅使組織細(xì)化，產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，使硬度硬化，提高了疲勞強(qiáng)度，另外還提高了螺栓的 使用壽命。
例2:采用具有ISO所規(guī)定的M10公制粗螺紋基準(zhǔn)尺寸的粗螺紋和具有ISO所規(guī)定的M10公制細(xì)螺紋基準(zhǔn)尺寸的細(xì)螺紋的螺栓，螺栓包括螺栓頭部l、圓柱部2和螺紋部4，螺紋 部4由不完全螺紋部7、螺紋牙除去部3和完全螺紋部組成，螺紋部粗螺紋螺距Pb為1.75 ,細(xì)螺紋螺距Pn為0.875lM，螺紋部從螺紋根部被斜向除去一部分，形成錐臺(tái)形的螺紋牙 除去部；由錐臺(tái)形螺紋牙除去部的最小徑處向圓柱部緩慢呈圓弧狀擴(kuò)徑而形成不完全螺紋部
7;螺紋外徑減小形成錐臺(tái)形螺紋牙除去部3，當(dāng)螺母與螺栓螺合時(shí)，因?yàn)殄F臺(tái)形螺紋牙除去
部3各螺紋的高度，與分?jǐn)偟谋砻鎵毫Τ煞幢冗f減，從而使錐臺(tái)形螺紋牙除去部3各螺紋所 承受的負(fù)荷均一化，可緩和集中在螺母的內(nèi)側(cè)端面區(qū)域的錐臺(tái)形螺紋牙除去部3螺紋牙根處 的張力和曲力，可以大幅度提高螺栓的疲勞強(qiáng)度，根據(jù)被連接體的厚度來(lái)選擇螺栓的圓柱部 2的長(zhǎng)度，并在必要時(shí)使用墊片，從而能夠?qū)⒙菽刚{(diào)節(jié)到最佳位置，獲得良好的螺合狀態(tài)， 此時(shí)螺母以全長(zhǎng)的50%與螺栓的錐臺(tái)形螺紋牙除去部3相螺合，錐臺(tái)形螺紋牙除去部3的各 螺紋牙頂?shù)倪B線與螺栓軸線的夾角為8%±1%，圓柱部2越長(zhǎng)夾角越小，錐臺(tái)形的螺紋牙除去 部3螺紋牙僅接觸易彎曲螺母的螺紋牙的前端，從而能夠減少接觸面積，緩和不完全接觸狀 態(tài)，大幅度減少距離危險(xiǎn)斷面近的、在錐臺(tái)形螺紋牙除去部3的螺紋牙根處的應(yīng)力，具有可 靠的疲勞強(qiáng)度和有效的防松動(dòng)性能。
粗螺紋螺距是細(xì)螺紋螺距的4倍，通過(guò)在粗螺紋的螺紋牙上每隔兩個(gè)螺距就形成與細(xì)螺 紋相同的花紋，可以確保這種花紋重復(fù)的周期性，據(jù)此，在粗螺紋的螺牙部的、由細(xì)螺紋 造成的切割部分會(huì)周期性地存在，所以，可以有效防止粗螺紋局部變薄而造成的機(jī)械強(qiáng)度下 降，以及由于在粗螺紋的螺紋牙部形成細(xì)螺紋的牙根而造成應(yīng)力集中，從而維持螺栓的耐久 性。
將粗螺紋螺母螺合在粗螺紋上后，將細(xì)螺紋螺母螺合在細(xì)螺紋上，則可將螺栓以及螺母 之間連接上，此時(shí)，由于細(xì)螺紋螺母和粗螺紋螺母的螺距不同，兩者合為一體旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩螺 母間的接觸面會(huì)產(chǎn)生排斥力或者摩擦力，從而從以修正間隙、防止粗螺紋螺母向松弛方向回 轉(zhuǎn)，發(fā)揮防松效果，提高使用螺栓的裝置等鏈接的可靠性。
由于粗螺紋螺紋牙中的細(xì)螺紋牙根部沿著螺栓軸方向規(guī)則地存在著，所以用粗螺紋螺母 和細(xì)螺紋連接時(shí)的壓力被均勻施加，這樣，就不存在螺紋損壞、脫落等現(xiàn)象，而連接、拆卸 等的操作也可以順利的進(jìn)行。
細(xì)螺紋牙根部(粗螺紋牙的螺紋牙被切除部)較淺，即使細(xì)螺紋牙根部重疊在粗螺紋牙 處，由于粗螺紋被消減部分較少，可以防止機(jī)械強(qiáng)度的下降，具有良好的耐壓型和耐剪性， 可保持粗螺紋的連接力處于較大狀態(tài)，可反復(fù)使用，節(jié)能性好。
螺栓選用材料SCN440，硬度Hb為300，螺母材料為SC醒630，粗螺紋螺母的硬度K為240， 使得螺栓和螺母在螺合過(guò)程中接觸面積增大，減小應(yīng)力集中，還提高了疲勞強(qiáng)度；將螺栓的圓柱部2和螺栓頭部1連接處的圓弧面半徑R增大到1. 5咖，并對(duì)圓柱部2與螺栓頭部1連 接處的圓弧面用鋼球進(jìn)行沖擊處理，鋼球的沖擊速度為200 m/s，沖擊受處理面積為400%， 不僅使組織細(xì)化，產(chǎn)生了壓縮殘余應(yīng)力，使硬度硬化，還增大了疲勞強(qiáng)度，另外提高了螺栓 的使用壽命。
權(quán)利要求
1、一種具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，該螺栓結(jié)合體包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和完全螺紋部組成，其特征在于所述的螺栓上有螺距為Pb的粗螺紋，在與粗螺紋相同方向上形成與粗螺紋重疊的螺距為Pn的細(xì)螺紋，且Pn＝Pb/n，n為1以上的整數(shù)；所述的螺母為兩個(gè)，一個(gè)為螺距是Pb的粗螺紋螺母，另一個(gè)為螺距是Pn的細(xì)螺紋螺母。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，其特征在于所述的螺距為Pb的粗螺紋螺母被螺距為Pn的細(xì)螺紋螺母擠壓在靠近螺栓頭一側(cè)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，其特征在于所述的螺栓與其連接件螺母 的螺合位置，滿足下式時(shí)獲得良好的螺合狀態(tài)，螺紋牙除去部與螺栓連接件螺母的螺合長(zhǎng)度a與螺母高度H的關(guān)系為a= (0. 5~0. 8) H。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，其特征在于所述的螺栓材料硬度Hb和 粗螺紋螺母的材料硬度Hn的關(guān)系為Hn= (0.4~0.9) Hb。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，其特征在于所述的增大螺栓的螺栓頭部 和圓柱部的過(guò)渡部分圓弧面半徑R，并用沖擊力對(duì)螺栓頭部和圓柱部的過(guò)渡部分圓弧面進(jìn)行 局部塑性加工。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，其特征在于所述的圓弧面半徑R是工業(yè) 規(guī)格ISO中規(guī)定的圓弧面半徑的1. 5—3倍。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，其特征在于所述的用沖擊力對(duì)螺栓頭部 和圓柱部的過(guò)渡部分圓弧面進(jìn)行局部塑性加工，是采用鋼球?qū)A弧面進(jìn)行沖擊處理，鋼球 的射出速度為50—200m/s,沖擊受處理面積為150%—400%。
全文摘要
具有雙螺紋的螺栓結(jié)合體，屬于機(jī)械零件技術(shù)領(lǐng)域，包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓頭部、圓柱部和螺紋部，螺紋部由不完全螺紋部、螺紋牙除去部和完全螺紋部組成，螺栓上有螺距為P_b的粗螺紋，在與粗螺紋相同方向上形成與粗螺紋重疊的螺距為P_n的細(xì)螺紋，且P_n＝P_b/n，n為1以上的整數(shù)；螺母為兩個(gè)，一個(gè)為螺距是P_b的粗螺紋螺母，另一個(gè)為螺距是P_n的細(xì)螺紋螺母。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的小型化和輕型化，而且減少了在開(kāi)孔加工和螺栓緊固的作業(yè)中的耗時(shí)，降低了產(chǎn)品的成本，顯著提高了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的自由性、組合操作性、量產(chǎn)性，能夠反復(fù)使用，是一種具有良好實(shí)用性和節(jié)能性的連接件。
文檔編號(hào)F16B37/00GK101576109SQ20091001103
公開(kāi)日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者孫中強(qiáng), 西田新一 申請(qǐng)人:孫中強(qiáng)