專(zhuān)利名稱(chēng)：一種軌道交通車(chē)輛用螺栓的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及緊固件技術(shù)，尤其涉及一種適用于軌道交通車(chē)輛的變徑螺栓。
背景技術(shù)：
螺栓連接是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)中最常用的連接方式，它具有質(zhì)量穩(wěn)定、安全高效的特點(diǎn)。疲勞斷裂是受拉螺栓普遍而嚴(yán)重的強(qiáng)度失效模式。螺栓疲勞破壞一般發(fā)生在三個(gè) 部位1)螺栓頭與桿的過(guò)渡處，幻螺栓桿上螺紋到光桿部分的過(guò)渡處，3)與螺母旋合的螺 紋部分。在整個(gè)螺栓的疲勞破壞中，頭部占60%，螺紋占25%，螺紋與桿部交接處占15%。 螺栓之所以發(fā)生疲勞破壞，是因?yàn)樯鲜鋈齻€(gè)部位都是應(yīng)力集中部位。對(duì)于承受交變載荷的螺栓，更容易發(fā)生疲勞斷裂。大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)表明，承受交變載 荷的螺栓聯(lián)接80%以上的失效為疲勞破壞。在航空、航天或軌道交通等領(lǐng)域，如果聯(lián)結(jié)螺栓 發(fā)生疲勞破壞失效，將會(huì)引發(fā)重大安全事故。為了保證航空、航天、交通等重要領(lǐng)域的聯(lián)結(jié)安全存在交變載荷部位的聯(lián)結(jié)安全， 需要對(duì)螺栓結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高螺栓的疲勞壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種軌道交通車(chē)輛用螺栓，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，實(shí)現(xiàn)減少交 變載荷對(duì)螺栓關(guān)鍵部位的沖擊，螺栓的整體疲勞強(qiáng)度得以大幅提高，進(jìn)而提高螺栓的使用
壽命ο本發(fā)明提供的一種軌道交通車(chē)輛用螺栓，其包括螺帽、螺紋部、以及固定連接在所 述螺帽與螺紋部之間的螺桿，所述螺桿包括同軸間隔設(shè)置的細(xì)徑螺桿和粗徑螺桿，所述螺 帽、細(xì)徑螺桿、粗徑螺桿和螺紋部的連接中至少有一個(gè)是通過(guò)過(guò)渡螺桿連接。進(jìn)一步地，所述過(guò)渡螺桿的側(cè)面為圓錐面和/或圓弧面。進(jìn)一步地，所述細(xì)徑螺桿的個(gè)數(shù)為1-5個(gè)。進(jìn)一步地，所述細(xì)徑螺桿的個(gè)數(shù)為3個(gè)或3個(gè)以上時(shí)，位于螺桿中部的細(xì)徑螺桿長(zhǎng) 度最長(zhǎng)，靠近螺紋部一側(cè)的細(xì)徑螺桿長(zhǎng)度最短，靠近所述螺帽一側(cè)的細(xì)徑螺桿長(zhǎng)度居中。進(jìn)一步地，所述螺紋部的螺紋大徑是d，螺紋小徑是dl ；所述細(xì)徑螺桿的直徑比螺 紋部的螺紋小徑dl小Δ，所述Δ的值大于螺紋大徑與螺紋小徑之差d-dl。進(jìn)一步地，所述螺栓采用一體成型的加工方式鑄造而成，以便滿(mǎn)足較大的工作強(qiáng) 度。本發(fā)明軌道交通車(chē)輛用螺栓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、緊湊，制造方便，使用方法與其他普 通螺栓一樣，但其在受交變載荷工況下疲勞壽命大大提高。


附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與本發(fā)明的實(shí) 施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中
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圖1為本發(fā)明軌道交通車(chē)輛用螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A部位放大圖。結(jié)合附圖，本發(fā)明實(shí)施例中附圖標(biāo)記如下1-螺帽2-細(xì)徑螺桿3-粗徑螺桿4-螺紋部 5-過(guò)渡螺桿
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附 圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明 一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有 做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1為本發(fā)明軌道交通車(chē)輛用螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A部位放大圖。 由圖可見(jiàn)本發(fā)明提供的軌道交通車(chē)輛用螺栓，包括螺帽1、螺紋部4、以及固定連接在螺帽 1與螺紋部4之間的螺桿，螺桿包括同軸間隔設(shè)置的細(xì)徑螺桿2和粗徑螺桿3，螺帽1、細(xì)徑 螺桿2、粗徑螺桿3和螺紋部4的連接中至少有一個(gè)是通過(guò)過(guò)渡螺桿5連接。本實(shí)施例提供的軌道交通車(chē)輛用螺栓如圖可見(jiàn)螺帽1的一側(cè)順序的設(shè)置有過(guò)渡 螺桿5-細(xì)徑螺桿2-過(guò)渡螺桿5-粗徑螺桿3-過(guò)渡螺桿5-細(xì)徑螺桿2-過(guò)渡螺桿5-粗徑 螺桿3-過(guò)渡螺桿5-細(xì)徑螺桿2-過(guò)渡螺桿5-螺紋部4，共有三個(gè)細(xì)徑螺桿2和兩個(gè)粗徑 螺桿3。細(xì)徑螺桿2個(gè)數(shù)的多少主要取決于所述螺桿的長(zhǎng)度，所述螺桿的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，細(xì)徑螺 桿2的個(gè)數(shù)也就越多。但如果細(xì)徑螺桿2的個(gè)數(shù)多于五個(gè)，會(huì)有較大的應(yīng)力集中在過(guò)渡螺 桿5處，將影響制造加工本發(fā)明的軌道交通車(chē)輛用螺栓的經(jīng)濟(jì)性。粗徑螺桿3的長(zhǎng)度基本 相等，為3-5mm，細(xì)徑螺桿2的長(zhǎng)度不同，位于螺桿中部的細(xì)徑螺桿2最長(zhǎng)，靠近螺紋部4 一 側(cè)的細(xì)徑螺桿2最短，而靠近螺帽1的細(xì)徑螺桿2長(zhǎng)度居中。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的假想圓錐的直徑稱(chēng) 為螺紋大徑(也稱(chēng)螺紋外徑)，與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓錐的直徑稱(chēng)為螺 紋小徑(也稱(chēng)螺紋內(nèi)徑)。螺紋部4的螺紋大徑是d，螺紋小徑是dl ；所述細(xì)徑螺桿2的 直徑比螺紋部4的螺紋小徑dl小△，△的具體大小應(yīng)該與本發(fā)明的軌道交通車(chē)輛用螺栓 的公稱(chēng)直徑Md相適應(yīng)，所述Δ的值大于螺紋大徑與螺紋小徑之差d-dl。所述Δ的值為 0. 2-3mm。過(guò)渡螺桿5側(cè)邊靠近細(xì)徑螺桿2的一段為圓弧面，背離細(xì)徑螺桿2的一段為圓錐 面。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，如果軌道交通車(chē)輛用螺栓的公稱(chēng)直徑Md較大，例如大于 8mm，為了減小軌道交通車(chē)輛用螺栓變徑過(guò)渡處的應(yīng)力集中，所述過(guò)渡螺桿5側(cè)邊優(yōu)選用一 段圓錐面和一段圓弧面進(jìn)行過(guò)渡；如果螺桿的直徑較小，則可只用一段圓弧面進(jìn)行過(guò)渡。按 照從細(xì)徑螺桿2到粗徑螺桿3的方向，一般先用圓弧面再用圓錐面進(jìn)行過(guò)渡。這里的“圓錐 面”和“圓弧面”的角度、弧度需要通過(guò)有限元優(yōu)化計(jì)算滿(mǎn)足使應(yīng)力分布最優(yōu)，其中所述圓錐 面與螺桿主軸的夾角的補(bǔ)角為Θ，優(yōu)選地θ為25° ；所述圓弧面的圓弧半徑為R，優(yōu)選地R 為 5-15mm。與傳統(tǒng)螺栓相比，本發(fā)明的軌道交通車(chē)輛用螺栓應(yīng)力集中部位轉(zhuǎn)移至細(xì)徑螺桿2 部位，而細(xì)徑螺桿2部位的應(yīng)力又小于疲勞破壞極限，因此，從理論上講，本發(fā)明的軌道交通車(chē)輛用螺栓能夠承受無(wú)限次交變載荷作用而不受破壞。本發(fā)明的軌道交通車(chē)輛用螺栓能 夠減少交變載荷對(duì)螺栓易疲勞破壞部位的沖擊，軌道交通車(chē)輛用螺栓的整體疲勞強(qiáng)度得以 大幅提高，進(jìn)而提高軌道交通車(chē)輛用螺栓的使用壽命。同時(shí)本實(shí)施例軌道交通車(chē)輛用螺栓采用一體成型的加工方式鑄造而成，可滿(mǎn)足較 大工作強(qiáng)度需求。此外本發(fā)明不僅適用于軌道交通車(chē)輛用螺栓減少交變載荷的沖擊，對(duì)于其他類(lèi)似 的緊固件裝置，只要采用了具有變徑結(jié)構(gòu)和過(guò)渡連接的連接關(guān)系，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。最后應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然 可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種軌道交通車(chē)輛用螺栓，包括螺帽、螺紋部、以及固定連接在所述螺帽與螺紋部之 間的螺桿，其特征在于所述螺桿包括同軸間隔設(shè)置的細(xì)徑螺桿和粗徑螺桿，所述螺帽、細(xì) 徑螺桿、粗徑螺桿和螺紋部的連接中至少有一個(gè)是通過(guò)過(guò)渡螺桿連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺栓，其特征在于所述過(guò)渡螺桿的側(cè)面為圓錐面和/或圓 弧面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺栓，其特征在于所述細(xì)徑螺桿的個(gè)數(shù)為1-5個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺栓，其特征在于所述細(xì)徑螺桿的個(gè)數(shù)為3個(gè)或3個(gè)以上 時(shí)，位于螺桿中部的細(xì)徑螺桿長(zhǎng)度最長(zhǎng)，靠近螺紋部一側(cè)的細(xì)徑螺桿長(zhǎng)度最短，靠近所述螺 帽一側(cè)的細(xì)徑螺桿長(zhǎng)度居中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺栓，其特征在于所述螺紋部的螺紋大徑是d，螺紋小徑是 dl ；所述細(xì)徑螺桿的直徑比螺紋部的螺紋小徑dl小△，所述△的值大于螺紋大徑與螺紋 小徑之差d-dl。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的軌道交通車(chē)輛用螺栓，其特征在于采用一體 成型的加工方式鑄造而成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種軌道交通車(chē)輛用螺栓，其包括螺帽、螺紋部、以及固定連接在所述螺帽與螺紋部之間的螺桿，所述螺桿包括同軸間隔設(shè)置的細(xì)徑螺桿和粗徑螺桿，所述螺帽、細(xì)徑螺桿、粗徑螺桿和螺紋部的連接中至少有一個(gè)是通過(guò)過(guò)渡螺桿連接。本發(fā)明的軌道交通車(chē)輛用螺栓結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，使用方法與其他普通螺栓一樣，但其在受交變載荷工況下疲勞壽命大大提高。
文檔編號(hào)F16B31/06GK102094881SQ20111002417
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者劉作琪, 李和平, 李繼山, 李邦國(guó), 焦標(biāo)強(qiáng), 陸嘯秋 申請(qǐng)人:中國(guó)鐵道科學(xué)研究院機(jī)車(chē)車(chē)輛研究所, 鐵道部運(yùn)輸局