CN110529485A - 一种连接结构及其沉头螺栓 - Google Patents

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CN110529485A CN201910905900.3A CN201910905900A CN110529485A CN 110529485 A CN110529485 A CN 110529485A CN 201910905900 A CN201910905900 A CN 201910905900A CN 110529485 A CN110529485 A CN 110529485A
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bolt
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夏甜
孙昂
张艳
孙茜
王钦
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Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
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Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B33/00—Features common to bolt and nut
    • F16B33/02—Shape of thread; Special thread-forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B35/00—Screw-bolts; Stay-bolts; Screw-threaded studs; Screws; Set screws

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Abstract

本申请属于连接结构放松弛设计技术领域，具体涉及一种连接结构，包括：第一被连接件，其上具有沉孔；第二被连接件，其上具有通孔；螺母；沉头螺栓，其螺杆穿过沉孔、通孔与螺母螺纹配合连接；沉头螺栓的部沉入沉孔，与沉孔的壁面贴合，其轮廓线的延长线经过原点；其中，原点为第一被连接件与第二被连接件的交界面与沉头螺栓轴线的交点。以及，涉及一种沉头螺栓，该沉头螺栓具备上述连接结构中沉头螺栓的全部特征。

Description

一种连接结构及其沉头螺栓
技术领域
本申请属于连接结构放松弛设计技术领域，具体涉及一种连接结构及其沉头螺栓。
背景技术
沉头螺栓被设计用以作为紧固件，实现两个被连接件的连接，在多数情况下沉头螺栓与被连接件的制造材料制造不同，使沉头螺栓的热膨胀系数与被连接件的热膨胀系数存在差异，在沉头螺栓的热膨胀系数与被连接件的热膨胀系数相差较大的情况下，沉头螺栓与被连接件的机械连接处易产生高温松弛，影响沉头螺栓对被连接件的连接效果。
鉴于现有技术的上述缺陷提出本申请。
发明内容
本申请的目的是提供一种连接结构及其沉头螺栓，以克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种连接结构，包括：
第一被连接件，其上具有沉孔；
第二被连接件，其上具有通孔；
螺母；
沉头螺栓，其螺杆穿过沉孔、通孔与螺母螺纹配合连接；沉头螺栓的部沉入沉孔，与沉孔的壁面贴合，其轮廓线的延长线经过原点；其中，
原点为第一被连接件与第二被连接件的交界面与沉头螺栓轴线的交点。
根据本申请的至少一个实施例，沉头螺栓头部的高度为其中，
δ为第一被连接件的厚度；
β为沉头螺栓的沉头角度；
d为沉头螺栓的公称直径。
根据本申请的至少一个实施例，β≥90°。
根据本申请的至少一个实施例，第一被连接件由耐高温复合材料制造；
沉头螺栓由高温合金材料制造。
根据本申请的至少一个实施例，还包括垫片，在第二被连接件、螺母之间设置。
另一方面提供一种沉头螺栓，该沉头螺栓具备任一上述连接结构中沉头螺栓的全部特征。
附图说明
图1是本申请实施例提供的连接结构的示意图；
图2是本申请实施例提供的沉头螺栓4的头部与第一被连接件1上沉孔共同边界AB上点受热后膨胀位置变化的示意图；
其中：
1-第一被连接件；2-第二被连接件；3-螺母；4-沉头螺栓；5-垫片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种连接结构，包括：
第一被连接件1，呈板状，其上具有沉孔；
第二被连接件2，呈板状，其上具有通孔；
螺母3；
沉头螺栓4，其螺杆穿过沉孔、通孔与螺母3螺纹配合连接，实现对第一连接件1与第二被连接件2的紧固连接；沉头螺栓4的部沉入沉孔，与沉孔的壁面贴合，其轮廓线的延长线经过原点；其中，
原点为第一被连接件1与第二被连接件2的交界面与沉头螺栓4轴线的交点。
在一些可选的实施例中，沉头螺栓4头部的高度为其中，
δ为第一被连接件1的厚度；
β为沉头螺栓4的沉头角度；
d为沉头螺栓4的公称直径。
在一些可选的实施例中，β≥90°。
在一些可选的实施例中，第一被连接件1由耐高温复合材料制造；
第一被连接件2由高温合金材料制造；
沉头螺栓4由高温合金材料制造。
在更为具体的实施例中，第一被连接件1与沉头螺栓4的制造材料如下表所示：
制造材料 材料牌号 温度范围 热膨胀系数
第一被连接件 耐高温陶瓷基复合材料 C/SiC复材 20℃～800℃ 4.7×10<sup>-6</sup>/℃
沉头螺栓 高温合金材料 GH4141 20℃～800℃ 14.97×10<sup>-6</sup>/℃
假设第一被连接件1的厚度δ为3mm，沉头螺栓4的沉头角度β为120°沉头，沉头螺栓4的公称直径d为5mm，则沉头螺栓4的高度
在一些可选的实施例中，还包括垫片5，在第二被连接件2、螺母3之间设置。
对于上述实施例公开的连接结构，本领域技术人员可以有如下理解：
第一被连接件1与沉头螺栓4以不同的材料制造，具有不同热膨胀系数，沉头螺栓4的头部与第一被连接件1上沉孔接触面的几何相容关系能够随温度变化而变化，保证在常温安装时，沉头螺栓4的头部与第一被连接件1上沉孔具有共同的边界AB，高温膨胀后，沉头螺栓4的头部与第一被连接件1上沉孔仍然具有共同的边界A'B'，就不会产生热变形导致的预紧力松弛等问题。
假设材料的热膨胀系数为α，根据材料热膨胀计算公式有：
积分可得：
沉头螺栓4的头部与第一被连接件1上沉孔共同边界AB上的任意一点(x0，y0)，在温度变化ΔT后，沉头螺栓4热膨胀后位置变为(x1，y1)，第一被连接件1上沉孔热膨胀后位置变为(x2，y2)，有：
其中，
α1为沉头螺栓4的热膨胀系数，α2为第一被连接件1的热膨胀系数；
对于上式，两边分别取对数可得：
令Y＝lny，X＝lnx，则有：
进一步可有：
依据Y与y0，X与x0的关系，可得出沉头螺栓4与被连接件1的边界AB应满足的关系方程为y0＝Cx0；其中，
C为任意常数，根据以往螺栓设计经验，考虑锥孔角度对连接接头拖拉强度的影响，一般取C≤1，即沉头角度β≥90°，其说明沉头螺栓4与被连接件1接触的轮廓线只需要满足通过原点(0，0)。
另一方面提供一种沉头螺栓，该沉头螺栓具备任一上述连接结构中沉头螺栓4的全部特征。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种连接结构，其特征在于，包括：
第一被连接件(1)，其上具有沉孔；
第二被连接件(2)，其上具有通孔；
螺母(3)；
沉头螺栓(4)，其螺杆穿过所述沉孔、所述通孔与所述螺母(3)螺纹配合连接；所述沉头螺栓(4)的部沉入所述沉孔，与所述沉孔的壁面贴合，其轮廓线的延长线经过原点；其中，
所述原点为所述第一被连接件(1)与所述第二被连接件(2)的交界面与所述沉头螺栓(4)轴线的交点。
2.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，
所述沉头螺栓(4)头部的高度为其中，
δ为所述第一被连接件(1)的厚度；
β为所述沉头螺栓(4)的沉头角度；
d为所述沉头螺栓(4)的公称直径。
3.根据权利要求2所述的连接结构，其特征在于，
β≥90°。
4.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，
所述第一被连接件(1)由耐高温复合材料制造；
所述沉头螺栓(4)由高温合金材料制造。
5.根据权利要求1所述的连接结构，其特征在于，
还包括垫片(5)，在所述第二被连接件(2)、所述螺母(3)之间设置。
6.一种沉头螺栓，其特征在于，该沉头螺栓具备如权利要求1-5任一所述连接结构中沉头螺栓(4)的全部特征。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112800556A (zh) * 2021-01-27 2021-05-14 北京空天技术研究所 一种紧固件及设计方法

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FR2461143A1 (fr) * 1979-07-13 1981-01-30 Huck Mfg Co Attache du type a cheville et bague retreinte
CN201682339U (zh) * 2010-04-23 2010-12-22 佛山市合普电梯部件有限公司 一种外转子结构的永磁体固定装置
CN102767556A (zh) * 2012-07-18 2012-11-07 西安航空制动科技有限公司 一种用于沉头螺钉连接的冲点防松方法
CN104500521A (zh) * 2014-11-26 2015-04-08 株洲南车时代电气股份有限公司 一种使用沉头螺钉的面板与柜体连接结构

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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