一種r型螺紋結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種R型螺紋結構，屬于緊固件領域，螺紋牙型的兩側邊分別為第一導入側角線和第二導入側角線，第一導入側角線和第二導入側角線之間通過過渡線連接，過渡線向遠離牙頂?shù)姆较虬枷?。本技術方案克服現(xiàn)有的螺紋裝配后易于松動的缺點，提供了一種具備抗震防松功能的R型螺紋結構。
【專利說明】
一種R型螺紋結構
技術領域
[0001]本實用新型涉及緊固件領域，具體而言，涉及一種R型螺紋結構。
【背景技術】
[0002]自第一次工業(yè)革命以來，緊固件飛速發(fā)展，為工業(yè)的快速發(fā)展起了非常重要的作用。但是，現(xiàn)有的緊固件都有一個致命的弱點一一在劇烈震動中會自行松脫。現(xiàn)代社會離不開螺紋，緊固件松脫輕則致使部件或一臺完整的設備損壞、解體，重則釀成重大安全事故。比如，美國波音公司在對737客機事故頻發(fā)調查時，發(fā)現(xiàn)飛機機翼螺栓脫落竟是原因之一。在美國佛羅里達州Sebring舉辦的美國體育航空展期間，Remos GX飛機出現(xiàn)致命性的墜毀，墜毀事故是由于一副翼的緊固件未扣緊，導致一名攝影師死亡和飛行員重傷。新大阪始發(fā)開往鹿兒島中央的“樓花561號”列車，據(jù)JR西日本鐵路公司透露，由于鋁制外殼的螺絲松動，外殼脫落翻飛，撞擊后續(xù)車輛后，直奔架設電線，引起短路停電。
[0003]從緊固件誕生開始，世界上許多國家的科學家和工程師作了大量的試驗和研究，他們采用各種方法，在一定程度上延緩了緊固件會自行松脫的時間，但是，沒有根本解決問題。在即將到來的第四次工業(yè)革命，無疑對緊固件會有更高要求。
[0004]螺紋的松脫主要是因為螺紋咬合時存在橫向間隙，當有振動時，螺紋的基本要素“螺紋升角”就變成了“螺紋松角”。美國曾提出在內牙尖角處做與軸線成30度角的楔形螺紋，這樣的螺紋確實提高了螺紋的自鎖能力，但從受力分析可以看出，螺紋在受力時有很大的側向力，特別是受力初始階段。單一牙紋的局部應力很大，造成螺紋的牙受力不均衡，因此緊固件重復使用壽命低。

【發(fā)明內容】

[0005]本實用新型的目的在于提供一種R型螺紋結構，以改善上述的問題。
[0006]本實用新型是這樣實現(xiàn)的:
[0007]本實用新型提供的R型螺紋結構，螺紋牙型的兩側邊分別為第一導入側角線和第二導入側角線，第一導入側角線和第二導入側角線之間通過過渡線連接，過渡線向遠離牙頂?shù)姆较虬枷荨?br>[0008]“螺紋牙型”確定螺紋的幾何形狀，包括工件直徑(外徑、中徑和內徑)，主要參數(shù)包含螺紋牙型角、牙型斜角、螺距、螺旋角、頭數(shù)等?！暗谝粚雮冉蔷€”和“第二導入側角線”指的是位于牙頂兩側的側邊?！斑^渡線”命名為“R型弧” ο “R型螺紋結構”是指螺紋牙型是由第一導入側角線、第二導入側角線和過渡線連接形成的螺紋?！癛型面”為R型螺紋結構的牙底。
[0009]本申請?zhí)峁┑腞型螺紋結構與現(xiàn)有的標準螺紋的區(qū)別體現(xiàn)在以下幾個方面:1、R型內(外)螺紋在內(外)螺紋的牙底處設計一個R型面，當外(內)螺紋與R型內(外)螺紋相互預緊時，外(內)螺紋的牙尖輕微內收頂在R型面上，這樣可以有效的保護外(內)螺紋的牙尖，而不是像30度楔形螺紋產生很大的側向力對螺紋產生破壞。2、當外(內)螺紋與R型內(外)螺紋相互擰緊時，外螺紋的牙尖就緊緊地頂在R型面上，從而產生很大的鎖緊力。由于R形的結構，使施加在螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸線由R型面部分支撐，而不是像公制或美制螺紋那樣的30度角支撐，英制螺紋27.5度支撐。3、R型面的受力傳導更好，能有效的施加到內外螺紋本體，R型內(外)螺紋法向壓力遠遠大于扣緊壓力，因此，所產生的防松摩擦力也就必然大大增加了。4、同時，公制、美制或英制外(內)螺紋的牙頂在與R型內(外)螺紋咬合時，牙頂處齒尖易收縮，使載荷均勻地分布在接觸的螺旋線全長上，而普通標準螺紋咬合時，80%以上的總載荷集中作用在第一牙和第二牙的螺紋面上。
[0010]綜上所述，R型螺紋結構聯(lián)結副不僅克服了普通標準聯(lián)結副在振動條件下易于自松的缺點，而且還可延長了使用壽命。
[0011]進一步地，過渡線為弧線。
[0012]弧線能夠減小內外螺紋的非有效應力，增大螺紋松脫所需要的外力，達到防松的目的。
[0013]進一步地，過渡線由多段直線連接而成，相鄰線段之間的交叉角度的角度范圍為90°至180° ο
[0014]需要說明的是:此處的“交叉角度”是指朝向牙頂?shù)哪莻€角。過渡線可以為弧形，也可以由多段線段連接而成，同樣能夠達到自動防松的作用。
[0015]進一步地，過渡線由多段曲線連接而成。
[0016]過渡線優(yōu)選為弧線，多段曲線連接而成的過渡線效果等同于弧線過渡線。
[0017]進一步地，過渡線與第一導入側角線的相交點為第一交點，過渡線與第二導入側角線的相交點為第二交點，第一交點與第二交點之間的連線為連接線，連接線與第二導入側角線相互垂直。
[0018]根據(jù)不同規(guī)格的螺紋，確定過渡線的起始點和終點之間的位置關系，便于加工制造，防松效果更顯著。
[0019]進一步地，第一交點位于螺紋中徑上。
[0020]確定過渡線的起點和終點，以及第一導入側角線和第二導入側角線的長度，便于螺紋加工，防松效果更好。
[0021]進一步地，螺紋牙型的牙型角大于或者等于30°。
[0022]“牙型角”是指螺紋軸向截面內，螺紋牙型兩側邊的夾角。第一導入側角線與第二導入側角線之間形成的角度根據(jù)配合的外螺紋變化，與公制、美制外螺紋配合時為60度，與英制外螺紋配合時為55度。當公制、美制、英制等三角型外螺紋旋入本申請?zhí)峁┑腞型內螺紋時，沿著第二導入側角線側可輕松旋入，而在擰緊時，外螺紋的牙尖緊緊地頂在R型面上，產生很大的鎖緊力。螺紋牙型兩側邊的夾角大于或者等于30度，便于與不同規(guī)格的螺紋匹配。
[0023]進一步地，弧線的圓弧半徑為螺紋螺距。
[0024]確定弧線的形狀，便于加工螺紋，防松效果更好。
[0025]進一步地，弧線與第一導入側角線的相交點為第一交點，弧線與第二導入側角線的相交點為第二交點，第一交點與第二交點之間的連線為連接線，連接線與第二導入側角線相互垂直，弧線對應圓的圓心位于連接線的垂直平分線上。
[0026]準確確定弧形的形狀，便于實際加工生產螺紋，防松效果更好。
[0027]進一步地，第一導入側角線和第二導入側角線均為直線段。
[0028]保證內螺紋與外螺紋緊密貼合，增大摩擦力，增大有效應力。
[0029]本實用新型的有益效果:本技術方案克服現(xiàn)有的螺紋裝配后易于松動的缺點，提供了一種具備抗震防松功能的R型螺紋結構。
【附圖說明】
[0030]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0031 ]圖1為本實用新型提供的螺紋牙型示意圖；
[0032]圖2為圖1所示的螺紋牙型的幾何關系結構示意圖；
[0033]圖3為本實用新型提供的螺紋牙型的第一種結構示意圖；
[0034]圖4為本實用新型提供的螺紋牙型的第二種結構示意圖；
[0035]圖5為本實用新型提供的螺紋牙型的第三種結構示意圖；
[0036]圖6為本實用新型提供的螺紋牙型與梯形螺紋裝配結構示意圖；
[0037]圖7為圖6的局部放大圖；
[0038]圖8為本實用新型提供的螺紋牙型的內螺紋與外螺紋裝配結構示意圖；
[0039]圖9為圖8的局部放大圖；
[0040]圖10為內螺紋與外螺紋裝配后受力分析示意圖。
[0041 ]圖中:
[0042]第一導入側角線101;第二導入側角線102;過渡線103;弧線104;線段105;曲線106 ；第一交點107 ；第二交點108 ；連接線109 ；外徑200 ；內徑201 ；中徑202 ；垂直平分線203 ；內螺紋204 ；外螺紋205。
【具體實施方式】
[0043]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。
[0044]因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0045]應注意到:相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
[0046]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0047]在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0048]實施例1，參照圖1至圖3，以及圖6至圖10。
[0049]如圖1和圖3所示，本實施例提供的R型螺紋結構，螺紋牙型的兩側邊分別為第一導入側角線101和第二導入側角線102，第一導入側角線101和第二導入側角線102之間通過過渡線103連接，過渡線103向遠離牙頂?shù)姆较虬枷荨?br>[0050]需要說明的是:“螺紋牙型”確定螺紋的幾何形狀，包括工件直徑(外徑、中徑和內徑)，主要參數(shù)包含螺紋牙型角、牙型斜角、螺距、螺旋角、頭數(shù)等?！暗谝粚雮冉蔷€101”和“第二導入側角線102”指的是位于牙頂兩側的側邊?！斑^渡線103”命名為“R型弧” ο “R型螺紋結構”是指螺紋牙型是由第一導入側角線101、第二導入側角線102和過渡線103連接形成的螺紋?！癛型面”為R型螺紋結構的牙底。
[0051]螺紋副在力矩和軸向載荷的作用下相對運動，可看成作用在中徑的水平力推動滑塊沿螺紋運動。如圖10所示，其中，F(xiàn)為外力，F(xiàn)l為法向反力，fFn為摩擦力，F(xiàn)a為軸向載荷，Φ為螺紋升角，P’為當量摩擦角，F(xiàn)2為總反力，β為內螺紋204受力點與螺紋軸線垂線的夾角。對于三角形螺紋，當滑塊沿斜面等速下滑時做受力分析可得到
[0052]F=Fa*tg(p，-C>)，p，=arctgfcosP, BPF=Fa*tg(arctgfcos0-? )。
[0053]Fa相同時，0值越大，F(xiàn)值越大，而R型螺紋結構的優(yōu)點是突破了單一角度，我們通過對受力面取點分析可以得出，R型螺紋結構的任意受力點與螺紋軸線垂線的夾角β都大于普通內螺紋204受力面β值，所以使防松內螺紋204松脫所需要的外力F比普通螺紋大很多。因此R型螺紋結構具有很好的防松效果。
[0054]由于R型螺紋結構鎖緊時，內外螺紋205的牙尖與R型面緊密接觸，因此還可以消除普通螺紋受力不均勻的問題，普通內外螺紋205旋和時，主要受力僅僅是螺母的第一、第二圈螺紋與外螺紋205接觸處，其余各牙受力很小，R型螺紋結構旋和時配合螺紋各牙牙尖全部緊緊地頂在R型弧上，形成螺旋線接觸，而且螺旋線上每個牙承受的負載有效地傳導到內外螺紋205，能夠抗擊橫向振動并有效保護內外螺紋205。
[0055]由上述推導可以推出本申請?zhí)峁┑腞型螺紋結構與現(xiàn)有的標準螺紋的區(qū)別體現(xiàn)在以下幾個方面，如圖6、圖7、圖8和圖9所示:1、R型內(外)螺紋在內(外)螺紋的牙底處設計一個R型面，當外(內)螺紋與R型內(外)螺紋相互預緊時，外(內)螺紋的牙尖輕微內收頂在R型面上，這樣可以有效的保護外(內)螺紋的牙尖，而不是像30度楔形螺紋產生很大的側向力對螺紋產生破壞。2、當外(內)螺紋與R型內(外)螺紋相互擰緊時，外螺紋205的牙尖就緊緊地頂在R型面上，從而產生很大的鎖緊力。由于R形的結構，使施加在螺紋間接觸所產生的法向力與螺栓軸線由R型面部分支撐，而不是像公制或美制螺紋那樣的30度角支撐，英制螺紋27.5度支撐。3、R型面的受力傳導更好，能有效的施加到內外螺紋205本體，R型內(外)螺紋法向壓力遠遠大于扣緊壓力，因此，所產生的防松摩擦力也就必然大大增加了。4、同時，公制、美制或英制外(內)螺紋的牙頂在與R型內(外)螺紋咬合時，牙頂處齒尖易收縮，使載荷均勻地分布在接觸的螺旋線全長上，而普通標準螺紋咬合時，80%以上的總載荷集中作用在第一牙和第二牙的螺紋面上。
[0056]綜上所述，本申請?zhí)峁┑腞型螺紋結構具有以下的優(yōu)點:1.可靠的抗振動防松性能。2.可顯著地提高緊固件的使用壽命。3.無需任何輔助鎖緊元件即可達到防松目的，如彈簧墊圈、止動墊片等。4.不受溫度劇烈變化的影響即可達到防松目的，應用環(huán)境范圍廣泛。
5.與標準公制、美制、英制外螺紋205匹配。6.對克服軟質材料(如銅材、鋁合金等)滑牙問題有顯著效果。7.—直到擰緊時才需施加力矩，方便拆卸。8.根據(jù)使用需要，可制成左旋或右旋。
[0057]本實施例中過渡線103優(yōu)選為弧線104?；【€104能夠減小內外螺紋的非有效應力，能夠增大螺紋松脫所需要的外力，達到防松的目的。本申請?zhí)峁┑腞型螺紋結構中的第一導入側角線101和第二導入側角線102均為直線段，保證內螺紋204與外螺紋205緊密貼合，增大摩擦力，增大有效應力。
[0058]其中，如圖2所示，弧線104的圓弧半徑為螺紋螺距。確定弧線104的形狀，便于加工螺紋。進一步精確確定弧形的形狀，便于實際加工生產螺紋?；【€104與第一導入側角線101的相交點為第一交點107，弧線104與第二導入側角線102的相交點為第二交點108，第一交點107與第二交點108之間的連線為連接線109，連接線109與第二導入側角線102相互垂直，弧線104對應圓的圓心位于連接線109的垂直平分線203上。
[0059]如圖2所示，第一交點107位于螺紋中徑上。確定過渡線103的起點和終點，以及第一導入側角線101和第二導入側角線102的長度，便于螺紋加工。
[0060]螺紋牙型的牙型角大于或者等于30°?！把佬徒恰笔侵嘎菁y軸向截面內，螺紋牙型兩側邊的夾角第一導入側角線101與第二導入側角線102之間形成的角度根據(jù)配合的外螺紋205變化，與公制、美制外螺紋205配合時為60度，與英制外螺紋205配合時為55度。當公制、美制、英制等三角型外螺紋205旋入本申請?zhí)峁┑腞型內螺紋204時，沿著第二導入側角線102側可輕松旋入，而在擰緊時，外螺紋205的牙尖緊緊地頂在R型面上，產生很大的鎖緊力。螺紋牙型兩側邊的夾角大于或者等于30度，便于與不同規(guī)格的螺紋匹配。
[0061 ] 實施例2，參照圖4和圖5。
[0062]如圖4和圖5所示，本申請?zhí)峁┑腞型螺紋結構的過渡線103還可以由多段線段105連接而成，相鄰線段之間的交叉角度的角度范圍為90°至180°，需要說明的是:此處的“交叉角度”是指朝向牙頂?shù)哪莻€角?；蛘哂啥喽吻€106連接而成。過渡線103可以為弧形，也可以由多段線段105連接而成，同樣能夠達到自動防松的作用。過渡線103優(yōu)選為弧線104，多段曲線106連接而成的過渡線103效果等同于弧線104過渡線103。
[0063]此時根據(jù)不同規(guī)格的螺紋，確定過渡線103的起始點和終點之間的位置關系，便于加工制造。過渡線103與第一導入側角線101的相交點為第一交點107，過渡線103與第二導入側角線102的相交點為第二交點108，第一交點107與第二交點108之間的連線為連接線109，連接線109與第二導入側角線102相互垂直。
[0064]其中，第一交點107位于螺紋中徑上。確定過渡線103的起點和終點，以及第一導入側角線1I和第二導入側角線102的長度，便于螺紋加工。
[0065]外徑200，與外螺紋牙頂或內螺紋牙底相重合的假想圓柱體直徑。內徑201，與外螺紋牙底或內螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑。中徑202，母線通過牙型上凸起和溝槽兩者寬度相等的假想圓柱體直徑。
[0066]螺紋牙型兩側邊的夾角大于或者等于30°。第一導入側角線101與第二導入側角線102之間形成的角度根據(jù)配合的外螺紋205變化，與公制、美制外螺紋205配合時為60度，與英制外螺紋205配合時為55度。當公制、美制、英制等三角型外螺紋205旋入本申請?zhí)峁┑腞型內螺紋204時，沿著第二導入側角線102側可輕松旋入，而在擰緊時，外螺紋205的牙尖緊緊地頂在R型面上，產生很大的鎖緊力。螺紋牙型兩側邊的夾角大于或者等于30度，便于與不同規(guī)格的螺紋匹配。
[0067]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種R型螺紋結構，其特征在于，螺紋牙型的兩側邊分別為第一導入側角線和第二導入側角線，所述第一導入側角線和所述第二導入側角線之間通過過渡線連接，所述過渡線向遠離牙頂?shù)姆较虬枷?所述過渡線與所述第一導入側角線的相交點為第一交點，所述過渡線與所述第二導入側角線的相交點為第二交點，所述第一交點與所述第二交點之間的連線為連接線，所述連接線與所述第二導入側角線相互垂直。2.根據(jù)權利要求1所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述過渡線為弧線。3.根據(jù)權利要求1所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述過渡線由多段線段連接而成，相鄰所述線段之間的交叉角度的角度范圍為90°至180°。4.根據(jù)權利要求1所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述過渡線由多段曲線連接而成。5.根據(jù)權利要求1所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述第一交點位于螺紋中徑上。6.根據(jù)權利要求1至4中任一項所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述螺紋牙型的牙型角大于或者等于30°。7.根據(jù)權利要求2所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述弧線的圓弧半徑為螺紋螺距。8.根據(jù)權利要求7所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述弧線與所述第一導入側角線的相交點為第一交點，所述弧線與所述第二導入側角線的相交點為第二交點，所述第一交點與所述第二交點之間的連線為連接線，所述連接線與所述第二導入側角線相互垂直，所述弧線對應圓的圓心位于所述連接線的垂直平分線上。9.根據(jù)權利要求1所述的R型螺紋結構，其特征在于，所述第一導入側角線和所述第二導入側角線均為直線段。
【文檔編號】F16B39/30GK205478844SQ201620046249
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月18日
【發(fā)明人】霍永久
【申請人】霍永久