CN108468771B - 一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及滚珠丝杠螺母副技术领域,特指一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,包括丝杠、从动丝杠螺母、后楔形推块、楔形顶块、隔板、前楔形推块与驱动丝杠螺母,从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母分别通过滚珠套于丝杠外径上,从动丝杠螺母与后楔形推块固定连接,驱动丝杠螺母与前楔形推块固定连接,楔形顶块与隔板设于后楔形推块与前楔形推块之间,隔板的一侧连接于从动丝杠螺母,隔板的另一侧连接于驱动丝杠螺母,驱动丝杠螺母外接有动力输出端,驱动丝杠螺母通过隔板带动从动丝杠螺母与楔形顶块同步旋转。高速旋转的驱动丝杠螺母通过隔板带动前楔形推块、楔形顶块、后楔形推块与从动丝杠螺母转动,从而对驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母产生预紧力。
Description
技术领域
本发明涉及滚珠丝杠螺母副技术领域,特指一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置。
背景技术
滚珠丝杠螺母副是一种旋转运动与直线运动相互转换的机械装置,在现代机床进给系统中应用广泛,为消除丝杠螺母传动过程中的间隙,滚珠丝杠螺母装置都设有预紧或消除间隙的装置。
传统的丝杠旋转式滚珠丝杠副水平安装时,因丝杠自身重力大、弯曲变形大以及旋转惯性力大,致使能耗必然加大,振动严重。丝杠高速旋转时温升严重,因丝杠自重、温升产生的弯曲变形、热变形以及切削负荷变形等对机床精度造成了严重影响,从而导致设备高速性能差、精度低、刚性差、噪音大。螺母旋转式滚珠丝杠副克服了因丝杠高速旋转惯性力所产生的振动,提高了工作平稳性与传动精度,同时降低了噪音,滚珠丝杠固定,避免了因丝杠旋转带来的振动。螺母组件转动惯量小,用小扭矩伺服电机可实现与传动丝杠驱动滚珠丝杠副同样的进给速度和进给加速等,从而可使数控机床伺服系统以较低的成本获得高效、高速、高精、低耗、低噪音等优异性能。螺母旋转式滚珠丝杠副进给机构可广泛应用于数控龙门铣、数控落地镗、大型五面体加工中心等大型专用设备。
常用的滚珠丝杠螺母副预紧方法主要有双螺母垫片调隙方法、双螺母螺纹调隙方法和双螺母齿差调隙方法。双螺母垫片调隙方法通常采用在滚珠丝杠副的两个螺母之间加垫片,调整垫片的厚度使螺母产生轴向位移,以达到消除间隙和产生预紧力的目的,改变垫片的厚度可使双螺母获得不同的预紧力,其特点是结构简单,刚性高,预紧可靠及不易松弛,但是使用中不便随时调整预紧力;双螺母螺纹调隙方法利用一个螺母上的外螺纹,通过圆螺母调整两个螺母的相对轴向位置实现预紧,调整好后用另一个圆螺母锁紧,其特点是预紧力调整方便,使用中可随时调整,但是不能定量微调螺母,轴向尺寸长;双螺母齿差调隙方法在两个螺母的凸缘上各制有圆柱齿轮,两者齿数相差一个齿,并装入内齿圈中,内齿圈用螺钉或定位销固定在套筒上,调整时,先取下两端的内齿圈,当两个滚珠螺母相对于套筒同方向转动相同齿数时,一个滚珠螺母对另一个滚珠螺母产生相对位移,从而使滚珠螺母相对于丝杠的螺旋滚道相对移动,达到消除间隙并施加预紧力的目的,其特点是可实现精密微调,但加工和装配工艺复杂。
中国专利文献申请号201710453803.6公开了一种丝杠螺母副的消间隙装置和方法,消间隙装置包括调整螺母和调整螺栓和调隙螺栓。当丝杠与主螺母之间产生传动间隙时,拧紧调整螺栓,使得主螺母与调整螺母之间的调整间隙减小。拧松调隙螺栓,主螺母与调整螺母之间的间隙增大,使调整间隙的减小值大于或等于传动间隙的大小,完成对丝杠螺母副的消隙。在调整螺栓和调隙螺栓配合使用下,可以减小主螺母的螺牙与丝杠的螺牙之间、调整螺母的螺牙和丝杠螺牙之间的挤压变形。但是并不能实现预紧力自变化,每次调节调整螺母和调隙螺母比较繁琐。
中国专利文献申请号200810035039.1公开了一种调整丝杠螺母的预紧装置,包括丝杠、机床滑板螺母、圆柱弹簧、丝杠消隙螺母、消隙螺母定位条和螺钉,机床滑板螺母和丝杠消隙螺母分别于丝杠连接,套入丝杠的圆柱弹簧位于两个螺母之间,丝杠消隙螺母的周壁开有轴向槽,消除螺母定位条的一端通过螺钉与机床滑板螺母连接,另一端插入丝杠消隙螺母的轴向槽中。通过对螺钉的松紧实现改变轴向预紧力的大小,该方法虽结构简单,但需人工调整预紧力大小,无法实现实进预紧且预紧效果不理想。
中国专利文献申请号201510399983.5公开了一种滚珠丝杠的自动预紧装置,包括滚珠丝杠、消隙滚珠螺母、锁紧螺母、扭矩旋加螺母、储能弹簧、左右弹簧桩、预紧螺母、端面轴承、外套筒、平键、传动滚珠螺母、滚珠。消隙滚珠螺母与传动滚珠螺母相邻外套筒内,消隙滚珠螺母外径上制有的细牙螺纹上安装端面轴承、预紧螺母、储能弹簧、扭矩施加螺母、锁紧螺母。通过扭矩施加螺母对储能弹簧施加预紧扭矩,储能弹簧将扭矩传递给预紧螺母,预紧螺母再将扭矩传递给端面轴承。通过端面轴承对外套筒施加轴向推力,从而消除传动滚珠螺母与丝杠间的传动间隙。该装置通过提前施加预紧扭矩,在运动过和程中传动滚珠螺母与丝杠出现间隙时,对其提供预紧力。
中国专利文献申请号201610890605.1公开了一种双螺母滚珠丝杠副预紧力调节装置及方法,包括两个圆螺母、垫片、传感器、碟簧。碟簧安装在两个圆螺母和垫片之间,拉压力传感器安装在垫片和套筒之间,通过旋转两个圆螺母挤压碟簧,产生的力依次作用在垫片,拉压力传感器、套筒和主螺母的法兰上,从而增大主螺母和副螺母之间的距离,在主螺母和副螺母之间产生预紧力,并且可由拉压力传感器测出预紧力的值。该方法只能在丝杠螺母工作前提供预紧力,预紧力无法实时调整。
发明内容
针对以上问题,本发明提供了一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,驱动丝杠螺母通过动力输出端带动高速旋转,高速旋转的驱动丝杠螺母通过隔板带动前楔形推块、楔形顶块、后楔形推块与从动丝杠螺母作同步转动,高速转动的驱动丝杠螺母通过隔板将动力传给楔形顶块和从动丝杠螺母,高速旋转的楔形顶块产生离心力,使与其对应设置的后楔形推块与前楔形推块产生左右水平运动的轴向力,从而对驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母产生预紧力,达到消除驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母的传动间隙的目的。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,包括丝杠、从动丝杠螺母、
后楔形推块、楔形顶块、隔板、前楔形推块与驱动丝杠螺母,从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母分别通过滚珠套于丝杠外径上,从动丝杠螺母与后楔形推块固定连接,驱动丝杠螺母与前楔形推块固定连接,楔形顶块与隔板设于后楔形推块与前楔形推块之间,隔板的一侧连接于从动丝杠螺母,隔板的另一侧连接于驱动丝杠螺母,驱动丝杠螺母外接有动力输出端,驱动丝杠螺母通过隔板带动从动丝杠螺母与楔形顶块同步旋转。
进一步而言,所述楔形顶块的上部设有顶块左上侧面与顶块右上侧面,顶块左上侧面与后楔形推块对应设置,顶块右上侧面与前楔形推块对应设置,楔形顶块的下部设有顶块底面,顶块底面与从动丝杠螺母以及驱动丝杠螺母对应设置。
进一步而言,所述后楔形推块与前楔形推块结构相同,后楔形推块与前楔形推块相对设置,后楔形推块与前楔形推块均采用内部中空的圆柱体结构设置,后楔形推块上设有与左上侧面配合设置的推块上回转面,前楔形推块上设有与顶块右上侧面配合设置的推块上回转面。
进一步而言,所述后楔形推块与前楔形推块上的推块上回转面采用45度角弧状回转面设置。
进一步而言,所述顶块左上侧面与顶块右上侧面采用45度角弧状楔形面设置。
进一步而言,所述驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母结构相同,驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母相对设置,从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母均采用外部凸缘内部中空结构设置,从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母外部上设有丝杠螺母上回转面与丝杠螺母下回转面,后楔形推块配合套于从动丝杠螺母的丝杠螺母下回转面上,并与从动丝杠螺母固定连接,前楔形推块配合套于驱动丝杠螺母的丝杠螺母下回转面上,并与驱动丝杠螺母固定连接,顶块底面接触于从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母的丝杠螺母上回转面。
进一步而言,所述隔板的上部设有倒角,倒角包括隔板左上侧面与隔板右上侧面,隔板左上侧面与后楔形推块的推块上回转面对应设置,隔板右上侧面与前楔形推块的推块上回转面对应设置,隔板的下部设有隔板左下侧面与隔板右下侧面,隔板左下侧面与从动丝杠螺母对应连接,隔板右下侧面与驱动丝杠螺母对应连接。
进一步而言,所述从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母外部上均设有丝杠螺母凹槽,隔板左下侧面配合嵌于从动丝杠螺母上的丝杠螺母凹槽内,隔板右下侧面配合嵌于驱动丝杠螺母上的丝杠螺母凹槽内。
进一步而言,所述隔板左上侧面与隔板右上侧面采用45度角倒角设置。
进一步而言,所述从动丝杠螺母与后楔形推块通过螺钉固定连接,驱动丝杠螺母与前楔形推块通过螺钉固定连接,从动丝杠螺母、后楔形推块、前楔形推块与驱动丝杠螺母上分别设有与螺钉配合设置的螺孔。
本发明有益效果:
本发明采用这样的结构设置,驱动丝杠螺母通过动力输出端带动高速旋转,高速旋转的驱动丝杠螺母通过隔板带动前楔形推块、楔形顶块、后楔形推块与从动丝杠螺母作同步转动,高速转动的驱动丝杠螺母通过隔板将动力传给楔形顶块和从动丝杠螺母,高速旋转的楔形顶块产生离心力,使与其对应设置的后楔形推块与前楔形推块产生左右水平运动的轴向力,从而对驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母产生预紧力,达到消除驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母的传动间隙的目的。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图;
图2是本发明整体结构剖视图;
图3是本发明整体结构爆炸图;
图4是从动丝杠螺母结构图;
图5是楔形推块结构图;
图6是楔形顶块结构图;
图7是隔板结构图。
1.丝杠;2.螺钉;3.从动丝杠螺母;31.丝杠螺母上回转面;32.丝杠螺母凹槽;33.丝杠螺母下回转面;34.螺孔;4.后楔形推块;41.推块上回转面;5.楔形顶块;51.顶块左上侧面;52.顶块右上侧面;53.顶块底面;6.隔板;61.隔板左上侧面;62.隔板右上侧面;63.隔板左下侧面;64.隔板右下侧面;7.前楔形推块;8.驱动丝杠螺母。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
如图1至图7所示,本发明所述一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,包括丝杠1、从动丝杠螺母3、后楔形推块4、楔形顶块5、隔板6、前楔形推块7与驱动丝杠螺母8,从动丝杠螺母3与驱动丝杠螺母8分别通过滚珠套于丝杠1外径上,驱动丝杠螺母8外接有动力输出端,从动丝杠螺母3与后楔形推块4固定连接,驱动丝杠螺母8与前楔形推块7固定连接,楔形顶块5与隔板6设于后楔形推块4与前楔形推块7之间,隔板6的一侧连接于从动丝杠螺母3,隔板6的另一侧连接于驱动丝杠螺母8,驱动丝杠螺母8外接有动力输出端,驱动丝杠螺母8通过隔板6带动从动丝杠螺母3与楔形顶块5同步旋转。本发明采用这样的结构设置,其工作原理:从动丝杠螺母3与驱动丝杠螺母8分别通过滚珠套于丝杠1外径上,驱动丝杠螺母8外接有动力输出端,驱动丝杠螺母8通过动力输出端带动高速旋转,高速旋转的驱动丝杠螺母8通过隔板6带动前楔形推块7、楔形顶块5、后楔形推块4与从动丝杠螺母3作同步转动,高速转动的驱动丝杠螺母8通过隔板6将动力传给楔形顶块5和从动丝杠螺母3,高速旋转的楔形顶块5产生离心力,使设于楔形顶块5两侧的后楔形推块4与前楔形推块7产生左右水平运动的轴向力,从而对驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3产生预紧力,达到消除驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3的传动间隙的目的。需要说明的是,预紧力可随驱动丝杠螺母8转速的不断变化,当驱动丝杠螺母8高速旋转时所形成的预紧力大,当驱动丝杠螺母8低速旋转时所形成的预紧力小,通过对驱动丝杠螺母8和从动丝杠螺母3产生预紧力,消除传动时丝杠螺母与丝杠1之间形成的间隙。实际应用中,楔形顶块5有八个,隔板有八块,八个楔形顶块5与八块隔板6形成一个圆环形回转体。
更具体而言,所述楔形顶块5的上部设有顶块左上侧面51与顶块右上侧面52,顶块左上侧面51与后楔形推块4对应设置,顶块右上侧面52与前楔形推块7对应设置,楔形顶块5的下部设有顶块底面53,顶块底面53与从动丝杠螺母8以及驱动丝杠螺母8对应设置。本发明采用这样的结构设置,当高速旋转的楔形顶块5产生离心力时,可使与之对应设置的后楔形推块4与前楔形推块7产生左右水平运动的轴向力,从而对驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3产生预紧力,达到消除驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3的传动间隙的目的。实际应用中,顶块底面53采用光滑的弧形面,弧面曲率半径与驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3的丝杠螺母上回转面31外径相同。
更具体而言,所述后楔形推块4与前楔形推块7结构相同,后楔形推块4与前楔形推块7相对设置,后楔形推块4与前楔形推块7均采用内部中空的圆柱体结构设置,后楔形推块4上设有与左上侧面51配合设置的推块上回转面41,前楔形推块7上设有与顶块右上侧面52配合设置的推块上回转面(由于前楔形推块7与后楔形推块4结构相同,未在图中标出)。本发明采用这样的结构设置,当高速旋转的楔形顶块5产生离心力时,通过左上侧面51与顶块右上侧面52可使与之对应设置的后楔形推块4与前楔形推块7产生左右水平运动的轴向力,从而对驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3产生预紧力,达到消除驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3的传动间隙的目的。实际应用中,后楔形推块4与前楔形推块7均采用内部中空的圆柱体结构,推块上回转面41设于后楔形推块4与前楔形推块7的一端开口处,后楔形推块4与前楔形推块7的的另一端设有与螺钉2配合设置的四个螺孔34。
更具体而言,所述后楔形推块4与前楔形推块7上的推块上回转面采用45度角弧状回转面设置,顶块左上侧面51与顶块右上侧面52采用45度角弧状楔形面设置。本发明采用这样的结构设置,实现楔形顶块5与后楔形推块4以及前楔形推块7配合设置的效果,当高速旋转的楔形顶块5产生离心力时,可使与之对应设置的后楔形推块4与前楔形推块7产生左右水平运动的轴向力,从而对驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3产生预紧力,达到消除驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3的传动间隙的目的,同时便于后楔形推块4与前楔形推块7的安装。
更具体而言,所述驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3结构相同,驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3相对设置,从动丝杠螺母3与驱动丝杠螺母8均采用外部凸缘内部中空结构设置,从动丝杠螺母3与驱动丝杠螺母8外部上设有丝杠螺母上回转面31与丝杠螺母下回转面33,后楔形推块4配合套于从动丝杠螺母3的丝杠螺母下回转面31上,并与从动丝杠螺母3固定连接,前楔形推块7配合套于驱动丝杠螺母8的丝杠螺母下回转面上(由于驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3结构相同,未在图中标出),并与驱动丝杠螺母8固定连接,顶块底面5接触于从动丝杠螺母3与驱动丝杠螺母8的丝杠螺母上回转面。本发明采用这样的结构设置,使后楔形推块4固定于从动丝杠螺母3上,前楔形推块7固定于驱动丝杠螺母8上,从而使驱动丝杠螺母8在高速旋转时带动前楔形推块7一起高速旋转,在隔板6的作用下可同时带动后楔形推块4与从动丝杠螺母3一起高速旋转。
更具体而言,所述隔板6的上部设有倒角,倒角包括隔板左上侧面61与隔板右上侧面62,隔板左上侧面61与后楔形推块4的推块上回转面41对应设置,隔板右上侧面62与前楔形推块7的推块上回转面(由于前楔形推块7与后楔形推块4结构相同,未在图中标出)对应设置,隔板6的下部设有隔板左下侧面63与隔板右下侧面64,隔板左下侧面63与从动丝杠螺母3对应连接,隔板右下侧面64与驱动丝杠螺母8对应连接。本发明采用这样的结构设置,实现通过隔板6将从动丝杠螺母3间接连接于驱动丝杠螺母8,从而使驱动丝杠螺母8在高速旋转时通过隔板6带动从动丝杠螺母3一起高速旋转。
更具体而言,所述从动丝杠螺母3与驱动丝杠螺母8外部上均设有丝杠螺母凹槽32,隔板左下侧面63配合嵌于从动丝杠螺母3上的丝杠螺母凹槽32内,隔板右下侧面64配合嵌于驱动丝杠螺母8上的丝杠螺母凹槽内(由于驱动丝杠螺母8与从动丝杠螺母3结构相同,未在图中标出)。
更具体而言,所述隔板左上侧面61与隔板右上侧面62采用45度角倒角设置。本发明采用这样的结构设置,由于后楔形推块4与前楔形推块7上的推块上回转面采用45度角弧状回转面设置,所以隔板左上侧面61与隔板右上侧面62采用45度角倒角设置,使之配合接触,同时便于隔板6的安装。
更具体而言,所述从动丝杠螺母3与后楔形推块4通过螺钉2固定连接,驱动丝杠螺母8与前楔形推块7通过螺钉2固定连接,从动丝杠螺母3、后楔形推块4、前楔形推块7与驱动丝杠螺母8上分别设有与螺钉2配合设置的螺孔34。本发明采用这样的结构设置,通过螺钉2将后楔形推块4固定于从动丝杠螺母3上,通过螺钉2将前楔形推块7固定于驱动丝杠螺母8上。实际应用中,从动丝杠螺母3、后楔形推块4、前楔形推块7与驱动丝杠螺母8上分别设有与螺钉2配合设置的四个螺孔34。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:包括丝杠、从动丝杠螺母、后楔形推块、楔形顶块、隔板、前楔形推块与驱动丝杠螺母,所述从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母分别通过滚珠套于丝杠外径上,所述从动丝杠螺母与后楔形推块固定连接,所述驱动丝杠螺母与前楔形推块固定连接,所述楔形顶块与隔板设于后楔形推块与前楔形推块之间,所述隔板的一侧连接于从动丝杠螺母,所述隔板的另一侧连接于驱动丝杠螺母,所述驱动丝杠螺母外接有动力输出端,所述驱动丝杠螺母通过隔板带动从动丝杠螺母与楔形顶块同步旋转;
所述楔形顶块的上部设有顶块左上侧面与顶块右上侧面,所述顶块左上侧面与后楔形推块对应设置,所述顶块右上侧面与前楔形推块对应设置,所述楔形顶块的下部设有顶块底面,所述顶块底面与从动丝杠螺母以及驱动丝杠螺母对应设置;
所述后楔形推块与前楔形推块结构相同,所述后楔形推块与前楔形推块相对设置,所述后楔形推块与前楔形推块均采用内部中空的圆柱体结构设置,所述后楔形推块上设有与左上侧面配合设置的推块上回转面,所述前楔形推块上设有与顶块右上侧面配合设置的推块上回转面;
所述后楔形推块与前楔形推块上的推块上回转面采用45度角弧状回转面设置。
2.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:所述顶块左上侧面与顶块右上侧面采用45度角弧状楔形面设置。
3.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:所述驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母结构相同,所述驱动丝杠螺母与从动丝杠螺母相对设置,所述从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母均采用外部凸缘内部中空结构设置,所述从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母外部上设有丝杠螺母上回转面与丝杠螺母下回转面,所述后楔形推块配合套于从动丝杠螺母的丝杠螺母下回转面上,并与从动丝杠螺母固定连接,所述前楔形推块配合套于驱动丝杠螺母的丝杠螺母下回转面上,并与驱动丝杠螺母固定连接,所述顶块底面接触于从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母的丝杠螺母上回转面。
4.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:所述隔板的上部设有倒角,所述倒角包括隔板左上侧面与隔板右上侧面,所述隔板左上侧面与后楔形推块的推块上回转面对应设置,所述隔板右上侧面与前楔形推块的推块上回转面对应设置,所述隔板的下部设有隔板左下侧面与隔板右下侧面,所述隔板左下侧面与从动丝杠螺母对应连接,所述隔板右下侧面与驱动丝杠螺母对应连接。
5.根据权利要求4所述的一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:所述从动丝杠螺母与驱动丝杠螺母外部上均设有丝杠螺母凹槽,所述隔板左下侧面配合嵌于从动丝杠螺母上的丝杠螺母凹槽内,所述隔板右下侧面配合嵌于驱动丝杠螺母上的丝杠螺母凹槽内。
6.根据权利要求4所述的一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:所述隔板左上侧面与隔板右上侧面采用45度角倒角设置。
7.根据权利要求1所述的一种滚珠丝杠螺母副预紧力自调节装置,其特征在于:所述从动丝杠螺母与后楔形推块通过螺钉固定连接,所述驱动丝杠螺母与前楔形推块通过螺钉固定连接,所述从动丝杠螺母、后楔形推块、前楔形推块与驱动丝杠螺母上分别设有与螺钉配合设置的螺孔。
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