CN112412951A - 一种复合式斜面或斜槽型结构连接副 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合式斜面或斜槽型结构连接副，属于紧固件技术领域，包括螺母、垫片或螺栓、垫片，所述螺栓包括六角帽体及螺杆，螺母一端的六角面或六角帽体上设置有螺杆的六角面被其对角线均分成六个单元面，其特征在于，六个单元面中至少一个单元面上设置有倾斜的倒角面或旋升面；或六个单元面中至少一个单元面上设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的底面为倒角底面或旋升底面；所述垫片的一侧面具有与所述倒角面或旋升面相匹配适应的螺旋面；或所述垫片的一侧面具有与弧形凹槽位置数量一一对应的弧形凸起，所述弧形凸起的上表面为与弧形凹槽底面的倒角底面或旋升底面相匹配适应的螺旋顶面，本发明结构简单，在振动或蠕变环境下都能有效防松。
Description
技术领域
本发明属于连接部件技术领域，涉及一种紧固件，特别是复合式斜面或斜槽型结构连接副。
背景技术
在机械工程和土木工程中，各种机器部件、结构件在连接装配中离不开紧固件。螺栓和螺母是重要的紧固件和连接件，其用量大，范围广。长期以来，螺栓和螺母在强烈震动、高速运转、强大冲击力等恶劣情况下，或在一些高温环境下，螺栓或螺母出现蠕变现象，都会出现经常松动和脱落的现象。螺栓和螺母等紧固件给机械工业和土木工程带来了方便，但是容易松脱的弱点会致使部件或一台完整的设备损坏、解体，甚致酿成事故；同时，在一些公共设施上，如高速公路的护栏、铁轨、钢结构件等时，需要频繁检修，工作强度大，且易造成安全隐患。目前国内外的紧固件的防松结构主要采用摩擦防松、机械防松和永久防松三种方式，摩擦防松常用有两种方法：一是采用弹簧垫片，利用弹簧垫片的反弹力保持螺纹间的压紧力和摩擦力，达到紧固的目的；二是采用对顶螺母，利用螺母对顶作用使螺栓式中受到附加的拉力和附加的摩擦力，达到锁紧的效果，但对顶螺母由于多用一个螺母，且工作不十分可靠，目前已经很少使用了；摩擦防松结构在长时间受交变载荷、冲击载荷作用下，螺栓被拉长变形，螺纹会疲劳倾倒、接触表面氧化剥落而使预紧力丧失，导致产生紧固间隙变大，出现松动；弹簧垫片、背紧螺母，卡簧、止退片等都会失去功效。机械防松中会利用槽型螺母紧固后，用开口销穿过螺栓尾部的小孔和槽型螺母的槽，或是利用止动垫圈的耳嵌入连接件对应的槽内或者把止动垫圈的耳折弯贴紧连接件，机械防松的方法比较可靠，对于重要的联接常使用机械防松的方法，但对紧固件有特殊要求、成本高并且操作较为复杂；永久防松常用的永久防松有：点焊、铆接、粘合等，通常采用厌氧胶粘结剂涂于螺纹旋合表面，拧紧螺母后粘结剂能够自行固化这种方法在拆卸时大多要破坏螺纹紧固件，无法重复使用。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种自紧紧固件，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单、在振动或蠕变环境下都能有效防松的复合式斜面或斜槽型结构连接副。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种复合式斜面或斜槽型结构连接副，包括螺母、垫片或螺栓、垫片，所述螺栓包括六角帽体及螺杆，所述螺母一端的六角面或六角帽体上设置有螺杆的六角面被其对角线均分成六个单元面，其特征在于，六个单元面中至少一个单元面上设置有倾斜的倒角面或旋升面；或六个单元面中至少一个单元面上设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的底面为倒角底面或旋升底面；
所述垫片的一侧面具有与所述倒角面或旋升面相匹配适应的螺旋面；或所述垫片的一侧面具有与弧形凹槽位置数量一一对应的弧形凸起，所述弧形凸起的上表面为与弧形凹槽底面的倒角底面或旋升底面相匹配适应的螺旋顶面。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，所述至少一个单元面为倒角面或旋升面，倒角面或旋升面由与之相邻的一个单元面延伸至与之相邻的另一个单元面，且在倒角面或旋升面的低端处形成与沿螺母轴向的抵靠面；或所述弧形凹槽的两端分别位于相邻的两个单元面的交接处。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，所述六个单元面中其中一个单元面上设置有倒角面或旋升面，其余五个单元面均为平面，所述倒角面或旋升面的倾斜角度为螺母的内螺纹旋升角的3倍；
或：所述六个单元面中其中两个单元面上设置有倒角面或旋升面，其余四个所述单元面均为平面，两个所述倒角面或旋升面间隔设置，所述倒角面或旋升面的倾斜角度为所述螺母的内螺纹旋升角的2.5倍；
或：所述六个单元面中其中三个单元面上设置有倒角面或旋升面，其余三个单元面均为平面，三个所述倒角面或旋升面间隔设置，所述倒角面或旋升面的倾斜角度为所述螺母的内螺纹旋升角的2倍。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，所述六个单元面中其中一个单元面上设置有倒角面或旋升面，其余五个单元面均为平面；
或：所述六个单元面中其中两个单元面上设置有倒角面或旋升面，其余四个所述单元面均为平面，两个所述倒角面或旋升面间隔设置；
或：所述六个单元面中其中三个单元面上设置有倒角面或旋升面，其余三个单元面均为平面，三个所述倒角面或旋升面间隔设置；
所述倒角面或旋升面在六角面上靠外边缘或内边缘设置，所述倒角面或旋升面的角度大于螺母螺距对应的螺纹角。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述六个单元面中其中一个单元面上设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的底面为倒角底面或旋升底面，所述倒角底面或旋升底面的倾斜角度为螺母的内螺纹旋升角的3倍；
或：所述六个单元面中其中两单元面上设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的底面为倒角底面或旋升底面，所述倒角底面或旋升底面的倾斜角度为螺母的内螺纹旋升角的2.5倍；
或：所述六个单元面中其中三个单元面上设置有弧形凹槽，三个弧形凹槽间隔设置，所述弧形凹槽的底面为倒角底面或旋升底面，所述倒角底面或旋升底面的倾斜角度为螺母的内螺纹旋升角的2倍。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述倒角面或旋升面位于单元面的外边缘或中间位置，所述旋升面或倒角面设置有一个；或所述旋升面或倒角面设置有两个，两个旋升面或倒角面对称设置；或所述旋升面或倒角面设置有三个，三个旋升面或倒角面周向均布并间隔设置；或所述旋升面或倒角面设置有四个，其中两个旋升面或倒角面分别横跨两个相邻的单元面，四个旋升面或倒角面两两对称设置。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述单元面均分成两个子单元面，所述倒角面或旋升面位于子单元面上，所述倒角面或旋升面靠近六角面的外边缘或内边缘位置。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述倒角面或旋升面设置有一个；或倒角面或旋升面设置有三个或四个或六个，三个或四个或六个倒角面或旋升面周向均布且间隔设置；所述倒角面或旋升面的角度大于螺母螺距对应的螺纹角。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述倒角面或旋升面为鲁罗克斯三角面，所述鲁罗克斯三角面设置有一个，或鲁罗克斯三角面设置有两个，两个鲁罗克斯三角面对称设置；或鲁罗克斯三角面设置三个，三个鲁罗克斯三角面间隔设置；或鲁罗克斯三角面设置六个，六个鲁罗克斯三角面分布在每个单元面上，所述鲁罗克斯三角面的倾斜角大于螺母螺距对应的螺纹角。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述弧形凹槽设置有一个；或两个，两个弧形凹槽对称设置；或三个，三个弧形凹槽周向均布且间隔设置；或四个，四个弧形凹槽中其中两个弧形凹槽位于相邻的两个单元面上，四个弧形凹槽周向均布且间隔设置。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述螺母上设置有倒角面或旋升面或弧形凹槽的一端沿轴向向外延伸有套筒，所述垫片套装在套筒外，所述垫片与螺母之间通过压铆的方式固定连接；
或所述螺杆上靠近六角帽体的一端设置有压铆部，所述垫片套装在压铆部上，所述六角帽体与垫片通过压铆方式固定连接。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述垫片上设置有法兰。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述垫片上成型有法兰。
在上述的复合式斜面或斜槽型结构连接副中，所述螺母或六角帽体外表面设置有无机高温粘接剂抗重防腐涂层。
本发明相比现有技术突出的优点是：
本发明中的复合式斜面或斜槽型结构连接副是通过自紧力制锁来锁紧受震动及动态载荷影响的螺栓，而不是螺纹摩擦力。在整个运行生命周期内，本发明提供更高的运行可靠性和更低的维护成本，同时显著降低由于紧固件松动造成的停产、事故和保修索赔的风险。
附图说明
图1是实施例一中倒角面设置一个的爆炸示意图一。
图2是实施例一中倒角面设置一个的爆炸示意图二。
图3是实施例一的螺母的示意图。
图4是实施例二中倒角面设置二个的爆炸示意图一。
图5是实施例二中倒角面设置二个的爆炸示意图二。
图6是实施例二的螺母的示意图。
图7是实施例三中倒角面设置三个的爆炸示意图一。
图8是实施例三中倒角面设置三个的爆炸示意图二。
图9是实施例三的螺母的示意图。
图10是实施例四中弧形凹槽设置一个(六等分)的爆炸示意图一。
图11是实施例四中弧形凹槽设置一个(六等分)的爆炸示意图二。
图12是实施例五中弧形凹槽设置一个(十二等分)的爆炸示意一。
图13是实施例五中弧形凹槽设置一个(十二等分)的爆炸示意二。
图14是实施例六中弧形凹槽设置二个(六等分)的爆炸示意图一。
图15是实施例六中弧形凹槽设置二个(六等分)的爆炸示意图二。
图16是实施例七中弧形凹槽设置三个(六等分)的爆炸示意一。
图17是实施例七中弧形凹槽设置三个(六等分)的爆炸示意二。
图18是实施例八中弧形凹槽设置四个(六等分)的爆炸示意一。
图19是实施例八中弧形凹槽设置四个(六等分)的爆炸示意二。
图20是实施例九中弧形凹槽设置三个(十二等分)的爆炸示意图一。
图21是实施例九中弧形凹槽设置三个(十二等分)的爆炸示意图二。
图22是实施例九中弧形凹槽设置四个(十二等分)的爆炸示意图一。
图23是实施例九中弧形凹槽设置四个(十二等分)的爆炸示意图二。
图24是实施例九中弧形凹槽设置六个(十二等分)的爆炸示意图一。
图25是实施例九中弧形凹槽设置六个(十二等分)的爆炸示意图二。
图26是实施例十中一个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一(十二等分)。
图27是实施例十中一个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二(十二等分)。
图28是实施例十中三个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一(十二等分)。
图29是实施例十中三个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二(十二等分)。
图30是实施例十中四个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一(十二等分)。
图31是实施例十中四个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二(十二等分)。
图32是实施例十中六个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一(十二等分)。
图33是实施例十中六个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二(十二等分)。
图34是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置一个的爆炸示意图一。
图35是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置一个的爆炸示意图二。
图36是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置二个的爆炸示意图一。
图37是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置二个的爆炸示意图二。
图38是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置三个的爆炸示意图一。
图39是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置三个的爆炸示意图二。
图40是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置六个的爆炸示意图一。
图41是实施例十一中鲁罗克斯三角面设置六个的爆炸示意图二。
图42是实施例十二中一个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一。
图43是实施例十二中一个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二。
图44是实施例十二中二个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一。
图45是实施例十二中二个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二。
图46是实施例十二中三个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一。
图47是实施例十二中三个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二。
图48是实施例十二中四个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图一。
图49是实施例十二中四个倒角面设置在六角面外边缘的爆炸示意图二。
图50是实施例十三的螺母与垫片的爆炸示意图一。
图51是实施例十三的螺母与垫片的爆炸示意图二。
图52是实施例十三的螺母与垫片压铆后的示意图。
图53是实施例十三的螺母与垫片压铆后的俯视图。
图54是图53的A-A剖视图。
图55是实施例十四中螺栓、垫片的爆炸示意图一。
图56是实施例十四中螺栓、垫片的爆炸示意图二。
图57是实施例十五中螺栓、垫片压铆前的爆炸示意图一。
图58是实施例十五中螺栓、垫片压铆前的爆炸示意图二。
图59是实施例十五中螺栓、垫片压铆后的立体示意图。
图60是实施例十五中螺栓、垫片压铆后的俯视图。
图61是图60的B-B剖视图。
图62是螺纹联接拧松时受力图。
图63是螺纹联接拧松时受力图。
图中，1、螺母；1a、内螺纹；2、垫片；2a、螺旋面；3、单元面；4、倒角面；5、抵靠面；6、弧形凹槽；7、倒角底面；8、弧形凸起；9、螺旋顶面；10、套筒；11、法兰；12、螺栓；12a、六角帽体；12b、螺杆；12c、压铆部。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
如图1、图2和图3所示，本实施例中的自紧螺母组件包括螺母1、垫片2；螺母1的一端六角面被其对角线均分成六个单元面3，六个单元面3中至少一个为单元面3倾斜的倒角面4或旋升面，其余的单元面3均为平面，倒角面4或旋升面由与之相邻的一个单元面3倾斜延伸至与之相邻的另一个单元面3，本实施例中定义倒角面4或旋升面与平面平齐的一端为高端，相对的另一端为低端，在倒角面4或旋升面的低端处形成沿螺母1轴向的抵靠面5；螺母1的内壁上具有内螺纹1a，倒角面4或旋升面的倾斜角度为内螺纹1a旋升角的2倍或2.5倍或3倍；垫片2与被锁紧物体的接触面为倒齿面、磨砂面或者镀金刚砂面；垫片2与螺母1接触的侧面具有与倒角面4或旋升面相匹配适应的螺旋面2a；普通螺栓3能够穿过垫片2并与螺母1相螺接。垫片2与螺母1做阴阳配合，以确保组件相互之间能够相对运动。垫片2的螺旋面2a的螺旋角与倒角面4或旋升面的倾斜角度相等且相互对应，垫片2的螺旋面2a与螺母1的倒角面4或旋升面吻合接触。本实施例中通过设置一个自紧结构，使其锁紧后达到自紧的效果，让螺母1本体不再出现移位或者松动的现象，其可以广泛应用于机械设计、加工和制造业，并在铁路、桥梁和建筑行业上具有很好的应用价值。进而防止螺栓螺母配合的紧固件在强烈震动、高速运转、强大冲击力等恶劣环境下松动，在相当长的一段时间内保证螺母始终处于设计力矩的紧固状态。
进一步的，本实施例中六个单元面3中其中一个单元面3为倒角面4或旋升面，其余五个单元面3为平面，倒角面4或旋升面的倾斜角度为内螺纹1a旋升角的3倍。设置一个倒角面4或旋升面，可以降低紧固件装配时的滑动摩擦力，降低基准扭力，从而便于拧紧，不易松脱，自紧效果好。
本实施例的倒角面4或旋升面在六角面3上还可以靠外边缘或内边缘设置，所述倒角面4或旋升面的角度大于螺母螺距对应的螺纹角。
图2中阴影部分为倒角面4或旋升面的接触位置，其接触摩擦系数与螺纹摩擦系数相近。图3中阴影部分为平面。
本实施例所述螺母1外表面设置有无机高温粘接剂抗重防腐涂层，可以在海洋环境、高温环境等使用。
性能：可设计300℃-1380℃高温热况、耐酸碱盐雾、附着力高达30Mpa以上、硬度可达莫氏6以上、长时效稳定。
采用无机高温粘接剂作为成膜物，加入功能粉体作为功能介质，使用高温无机颜料以及少量的助剂材料，制备成适用于喷涂、刷涂、辊涂、浸涂及丝网印等工艺的功能性涂料产品。可施工在金属铁基材料，通过高温熔接机理，实现涂层的耐高温、耐刮、耐酸碱、高硬度、高附着力及高耐候的功能需求。
无机高温粘接剂在金属铁基材表面形成熔接层，降温后形成高致密度和稳定的无机玻璃态涂层。
本实施例的垫片2与被锁紧物体的接触面也可以设置真磨涂层，如：磨砂涂层、金刚砂涂层等。
实施例二
如图4、图5和图6所示，本实施例与实施例一大致相同，不同之处在于，本实施例中六个单元面3中其中两个单元面3为倒角面4或旋升面，两个倒角面4或旋升面的低端处均形成沿螺母1轴向的抵靠面5，其余四个单元面3为平面，两个倒角面4或旋升面对称设置，倒角面4或旋升面的倾斜角度为内螺纹1a旋升角的2.5倍。相对应地，垫片2上设置有两个与倒角面4或旋升面阴阳配合的螺旋面2a。
本实施例的倒角面4或旋升面的分布关系必须满足360°等分的原则。
图5中的阴影部分为倒角面4或旋升面的接触位置，其接触摩擦系数与螺纹摩擦系数相近。图6中阴影部分为平面。
实施例三
如图7、图8和图9所示，本实施例与实施例一或实施例二大致相同，不同之处在于，本实施例中六个单元面3中其中三个为倒角面4或旋升面，其余三个单元面3为平面，三个倒角面4或旋升面均匀间隔设置，倒角面4或旋升面的倾斜角度为内螺纹1a旋升角的2倍。相对应地，垫片2上设置有三个与倒角面4或旋升面阴阳配合的螺旋面2a。
实施例四
如图10至图11所示，本实施例与实施例一至三中的原理基本相同，本实施例中的自紧紧固件包括螺母1、垫片2；螺母1一端的六角面3被其对角线均分成六个单元面3，至少一个单元面3上具有沿其周向设置的弧形凹槽6，弧形凹槽6的底面呈倾斜的倒角底面7或旋升底面，倒角底面7或旋升底面的低端与高端分别位于弧形凹槽6的两端；所述垫片2的一侧面具有与弧形凹槽6位置数量一一对应的弧形凸起8，所述弧形凸起8的上表面为与弧形凹槽6底面的倒角底面7或旋升底面相匹配适应的螺旋顶面9。
在本实施例中，所述弧形凹槽6设置有一个。该弧形凹槽6由单元面4的一端延伸至该单元面4的另一端。所述倒角底面7或旋升底面的倾斜角度为螺母1的内螺纹1a旋升角的3倍。
实施例五
如图12和图13所示，本实施例与实施例一至三中的原理基本相同，本实施例中的自紧紧固件包括螺母1、垫片2；螺母1的一端端面被其对角线均分成六个单元面3，每个单元面3均分成两个子单元面。也就是说将六角面沿周向360°均分12份。至少一个子单元面上开设有弧形凹槽6，弧形凹槽6由与之相邻的一个子单元面延伸至与之相邻的另一个子单元面。所述垫片2的一侧面具有与弧形凹槽6位置数量一一对应的弧形凸起8，所述弧形凸起8的上表面为与弧形凹槽6底面的倒角底面7或旋升底面相匹配适应的螺旋顶面9。
本实施例的垫片的弧形凸起8与螺母1上的弧形凹槽6为阴阳互补，其轴向偏差比与螺母1接触孔小0.2-0.5，以确保组件相互之间能够相对运动。
实施例六
如图14和图15所示，本实施例与实施例四的原理基本相同，其区别在于：本实施例的弧形凹槽6设置有两个，两个弧形凹槽6对称设置，所述弧形凹槽6的底面为倒角底面或旋升底面，所述倒角底面或旋升底面的倾斜角度为螺母1的内螺纹1a旋升角的2.5倍。相应地，垫片2上设置有两个弧形凸起8。
实施例七
如图16和图17所示，本实施例与实施例四的原理基本相同，其区别在于：本实施例的弧形凹槽6设置有三个，三个弧形凹槽6间隔且均布在六角面上，所述弧形凹槽6的底面为倒角底面或旋升底面，所述倒角底面或旋升底面的倾斜角度为螺母1的内螺纹1a旋升角的2倍。相应地，垫片2上设置有三个弧形凸起8。
实施例八
如图18和图19所示，本实施例与实施例四的原理基本相同，其区别在于：本实施例的弧形凹槽6设置有四个，四个弧形凹槽6中其中两个弧形凹槽6位于相邻的两个单元面4上，四个弧形凹槽6周向均布且间隔设置。相应地，垫片2上设置有四个弧形凸起8。
实施例九
如图20至图25所示，本实施例与实施例五的原理基本相同，其区别在于：本实施例的六角面进行十二等分，形成十二个子单元面。在其中三个子单元面上、四个子单元面上及六个子单元面上分别设置有弧形凹槽6。三个弧形凹槽6、四个弧形凹槽6及六个弧形凹槽6均间隔且周向均布设置。在垫片2上对应位置设置有三个或四个或六个弧形凸起8。
实施例十
如图26至图33所示，本实施例与实施例一至实施例三的原理基本相同。其区别在于：本实施例螺母1的六角面进行十二等分，形成十二个子单元面。
在其中一个子单元面上设置一个倒角面4或旋升面，在垫片2上设置有一个螺旋面2a，如图26、图27，在其中三个子单元面上设置三个倒角面4或旋升面，三个倒角面4或旋升面间隔且周向均布，在垫片2上设置有三个螺旋面2a，如图28和图29所示，在其中四个单元面上设置四个倒角面4或旋升面，四个倒角面4或旋升面间隔且周向均布，在垫片2上设置有四个螺旋面2a，如图30和图31所示。在其中六个单元面上设置六个倒角面4或旋升面，六个倒角面4或旋升面间隔且周向均布，在垫片2上设置有六个螺旋面2a，如图32和图33所示。
所述倒角面4或旋升面位于六角面的外边缘或内边缘位置。
实施例十一
如图34至图41所示，本实施例与实施例一至实施例三的原理基本相同。其区别在于：本实施例的螺母1上的倒角面4或旋升面为鲁罗克斯三角面。鲁罗克斯三角面分别分布在一个单元面、两个单元面、三个单元面及六个单元面上。其中分布在两个或三个单元面上时，为周向间隔且均布设置。鲁罗克斯三角面易于加工制造。鲁罗克斯三角面分布位置时必须在螺母1端面靠外边缘。对应的，垫片2上的螺旋面2a也是鲁罗克斯三角面。
实施例十二
如图42至图49所示，本实施例与实施例一至实施例三的原理基本相同。其区别在于：当本实施例的螺母1的倒角面4设置有一个至三个时，本实施例的倒角面4或旋升面位于六角面靠外边缘设置。当倒角面4有四个时，其中两个倒角面4位于两个相邻的单元面上，且四个倒角面4或旋升面间隔且周向均布设置，同样的，倒角面4或旋升面位于六角面靠外边缘设置。
实施例十三
如图50至图54所示，本实施例的螺母1与垫片2的自紧结构可采用实施例一至实施例十二任一结构。在本实施例中，所述螺母1上设置有倒角面4或旋升面或弧形凹槽的一端沿轴向向外延伸有套筒10，所述垫片2套装在套筒10外，所述垫片2与螺母1之间通过压铆的方式固定连接。
本实施例通过特殊结构设计，将螺母1和垫片2组合在一起，通过压铆的方式实现螺母1与垫片2的连接，形成一体式结构。本实施例的螺母1与垫2片之间的活动行程L大于单阶升程。
本实施例还可以增加在垫片2上增加法兰11设计，增加防盗措施来满足各种工况下的不同使用要求。
组装要求：
1、必须使用翻边铆头进行铆接组装；
2、铆装模进行定芯通孔设计，并配有定位顶针；
3、铆装过程的冲铆模与物件之间的垂直度应在0.15mm以内，同心度应在0.2mm以内，要取得更好的装配效果，形位公差要求可以适当再提高；
4、铆装后的完全重合状态下，螺母铆压角端面必须高于垫片底面0.1mm。
实施例十四
如图55和图56所示。本实施例为一种自紧螺栓组件。包括螺栓12、垫片2，所述螺栓12包括六角帽体12a及螺杆12b。所述六角帽体12a的内端面被其对角线均分成六个单元面3，六个单元面3中至少一个单元面3上设置有倾斜的倒角面4或旋升面；或六个单元面3中至少一个单元面3上设置有弧形凹槽，所述弧形凹槽的底面为倒角底面或旋升底面；所述垫片2的一侧面具有与倒角面4或旋升面相匹配适应的螺旋面2a或所述垫片2的一侧面具有与弧形凹槽数量及位置一一对应的弧形凸起，弧形凸起的上表面为与倒角底面或旋升底面相匹配适应的螺旋顶面。
本实施例所述六角帽体12a外表面设置有无机高温粘接剂抗重防腐涂层，可以在海洋环境、高温环境等使用。
在本实施例中，在六角帽体12a上设置有三个倒角面4或旋升面，且倒角面4或旋升面为鲁罗克斯三角面，周向均布且间隔设置。
实施例十五
如图57至图61所示，本实施例的所述螺杆12b上靠近六角帽体12a的一端设置有压铆部12c，所述垫片2套装在压铆部12c上，所述六角帽体12a与垫片2通过压铆方式固定连接。
本实施例通过特殊结构设计，将六角帽体12a和垫片2组合在一起，通过压铆的方式实现螺栓12与垫片2的连接，形成一体式结构。本实施例的六角帽体12a与垫片2之间的活动形成大于单阶升程。
本实施例还可以增加在垫片2上增加法兰11设计，增加防盗措施来满足各种工况下的不同使用要求。
一般的情况下，拧紧扭矩与初始预紧力的关系为:
T＝kFd＝Th+Td
式中：T为拧紧扭矩，N·m；k为扭矩系数；d为公称直径,mm；F为初始预紧力，N；Tl为螺纹扭矩，Td为端面摩擦扭矩，N·m。
如图61所示，普通螺纹连接拧紧时的受力分析：
图61中，v为螺母拧紧方向；F为初始预紧力，N；Ft为旋转螺母的水平推力，N；FN为支反力，N；Fh为螺母旋转时的滑动摩擦力，N；Fz为支反力FN与滑动摩擦力Fh，N；α为螺纹升角，
；β为摩擦角，
；d为螺纹中径，mm；P为螺距，mm。
当螺母拧紧的时候，也就是滑块上升，F与Fz的夹角为α+β，此时，可得螺母螺纹在螺栓螺纹斜面上的受力平衡方程为：
螺纹扭矩:
端面摩擦扭矩:
Tb＝ubrbF其中，
式中ub为支承面摩擦因数；dw为接触的支承面外径，mm；dn为接触的支承面内径，mm。
因此，螺栓螺母的拧紧扭矩为：
如图62所示，普通螺纹联接拧松时受力分析：
当螺纹松动时，也就是滑块下滑，此时，F与Fz的夹角为α-β，由此可得，螺母螺纹在螺栓螺纹斜面上的受力平衡方程为：
螺母拧松时的螺纹扭矩:
因此，螺栓螺母的拧松扭矩为：
本技术方案中：
拧紧扭矩：复合式斜面或斜槽型结构连接副的垫片、螺母在拧紧时，由于存在一个摩擦力矩，因此，会产生一个阻止螺母旋转的水平阻力Ff，方向与图1中Ft相反，同时螺旋式的垫片螺母还额外提高了一个预升角γ，因此，有如下等式：
因此，复合式斜面或斜槽型结构连接副的的拧紧扭矩为：
由上述计算过程可知，与普通的螺栓螺母相比，复合式斜面或斜槽型结构连接副的垫片、螺母、螺栓在拧紧时，相当于增加了两个额外的扭矩，一个是水平阻力产生的扭矩
另外一个是预紧力产生的扭矩
拧松扭矩：由以上拧紧扭矩的计算过程，并结合图2可知，螺栓螺旋式螺母的拧松扭矩为：
由上式可知，在螺栓螺母由于振动影响发生相对位移趋势或者受到温度变化造成连接副的蠕变微动，进而使得螺纹连接松动时，采用复合式斜面或斜槽型结构连接副可以提供额外的防松扭矩来补偿由此所造成的连接副松动，其补偿的大小为
但是由于振动或蠕变的作用，预紧力产生的扭矩
还是会出现持续的衰减从而导致夹紧力不断减小，最终使得连接副紧固失效。
然而，由于复合式斜面或斜槽型结构连接副满足以下条件：
(K+tanγ)/(K-tanγ)≤M，且γ＞α
M为垫片与被紧固物体之间的静摩擦系数；K为垫片与螺母或螺栓之间的静摩擦系数。
即使预紧力产生的扭矩补偿
在持续衰减，但是水平阻力产生的扭矩
会得到静摩擦系数M的持续补偿而不断获得新的平衡，让轴力不再衰减，连接副永不松动。
选取本发明几个样品进行检测，得到的检测报告如下表1：
表1：检测报告
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (13)
1.一种复合式斜面或斜槽型结构连接副，包括螺母(1)、垫片(2)或螺栓(12)、垫片(2)，所述螺栓(12)包括六角帽体(12a)及螺杆(12b)，所述螺母(1)一端的六角面或六角帽体(12)上设置有螺杆(12b)的六角面被其对角线均分成六个单元面(3)，其特征在于，六个单元面(3)中至少一个单元面(3)上设置有倾斜的倒角面(4)或旋升面；或六个单元面(3)中至少一个单元面(3)上设置有弧形凹槽(6)，所述弧形凹槽(6)的底面为倒角底面(7)或旋升底面；
所述垫片(2)的一侧面具有与所述倒角面(4)或旋升面相匹配适应的螺旋面(2a)；或所述垫片(2)的一侧面具有与弧形凹槽(6)位置数量一一对应的弧形凸起(8)，所述弧形凸起(8)的上表面为与弧形凹槽(6)底面的倒角底面(7)或旋升底面相匹配适应的螺旋顶面(9)。
2.根据权利要求1所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述至少一个单元面(3)为倒角面(4)或旋升面，倒角面(4)或旋升面由与之相邻的一个单元面(3)延伸至与之相邻的另一个单元面(3)，且在倒角面(4)或旋升面的低端处形成与沿螺母轴向的抵靠面(5)；或所述弧形凹槽(6)的两端分别位于相邻的两个单元面(3)的交接处。
3.根据权利要求2所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述六个单元面(3)中其中一个单元面(3)上设置有倒角面(4)或旋升面，其余五个单元面(3)均为平面，所述倒角面(4)或旋升面的倾斜角度为螺母(1)的内螺纹(1a)旋升角的3倍；
或：所述六个单元面(3)中其中两个单元面(3)上设置有倒角面(4)或旋升面，其余四个所述单元面(3)均为平面，两个所述倒角面(4)或旋升面间隔设置，所述倒角面(4)或旋升面的倾斜角度为所述螺母(1)的内螺纹(1a)旋升角的2.5倍；
或：所述六个单元面(3)中其中三个单元面(3)上设置有倒角面(4)或旋升面，其余三个单元面(3)均为平面，三个所述倒角面(4)或旋升面间隔设置，所述倒角面(4)或旋升面的倾斜角度为所述螺母的内螺纹(1a)旋升角的2倍。
4.根据权利要求2所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述六个单元面(3)中其中一个单元面(3)上设置有倒角面(4)或旋升面，其余五个单元面(3)均为平面；
或：所述六个单元面(3)中其中两个单元面(3)上设置有倒角面(4)或旋升面，其余四个所述单元面(3)均为平面，两个所述倒角面(4)或旋升面间隔设置；
或：所述六个单元面(3)中其中三个单元面(3)上设置有倒角面(4)或旋升面，其余三个单元面(3)均为平面，三个所述倒角面(4)或旋升面间隔设置；
所述倒角面(4)或旋升面在六角面上靠外边缘或内边缘设置，所述倒角面(4)或旋升面的角度大于螺母螺距对应的螺纹角。
5.根据权利要求2所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述六个单元面(3)中其中一个单元面(3)上设置有弧形凹槽(6)，所述弧形凹槽(6)的底面为倒角底面(7)或旋升底面，所述倒角底面(7)或旋升底面的倾斜角度为螺母(1)的内螺纹(1a)旋升角的3倍；
或：所述六个单元面(3)中其中两单元面(3)上设置有弧形凹槽(6)，所述弧形凹槽(6)的底面为倒角底面(7)或旋升底面，所述倒角底面(7)或旋升底面的倾斜角度为螺母(1)的内螺纹(1a)旋升角的2.5倍；
或：所述六个单元面(3)中其中三个单元面(3)上设置有弧形凹槽(6)，三个弧形凹槽(6)间隔设置，所述弧形凹槽(6)的底面为倒角底面(7)或旋升底面，所述倒角底面(7)或旋升底面的倾斜角度为螺母(1)的内螺纹(1a)旋升角的2倍。
6.根据权利要求1所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述倒角面(4)或旋升面位于单元面(3)的外边缘或中间位置，所述旋升面或倒角面(4)设置有一个；或所述旋升面或倒角面(4)设置有两个，两个旋升面或倒角面(4)对称设置；或所述旋升面或倒角面(4)设置有三个，三个旋升面或倒角面(4)周向均布并间隔设置；或所述旋升面或倒角面(4)设置有四个，其中两个旋升面或倒角面(4)分别横跨两个相邻的单元面(3)，四个旋升面或倒角面(4)两两对称设置。
7.根据权利要求1所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述单元面(3)均分成两个子单元面(3)，所述倒角面(4)或旋升面位于子单元面(3)上，所述倒角面(4)或旋升面靠近六角面的外边缘或内边缘位置。
8.根据权利要求7所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述倒角面(4)或旋升面设置有一个；或倒角面(4)或旋升面设置有三个或四个或六个，三个或四个或六个倒角面(4)或旋升面周向均布且间隔设置；所述倒角面(4)或旋升面的角度大于螺母螺距对应的螺纹角。
9.根据权利要求1所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述倒角面(4)或旋升面为鲁罗克斯三角面，所述鲁罗克斯三角面设置有一个，或鲁罗克斯三角面设置有两个，两个鲁罗克斯三角面对称设置；或鲁罗克斯三角面设置三个，三个鲁罗克斯三角面间隔设置；或鲁罗克斯三角面设置六个，六个鲁罗克斯三角面分布在每个单元面(3)上，所述鲁罗克斯三角面的倾斜角大于螺母螺距对应的螺纹角。
10.根据权利要求1所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述弧形凹槽(6)设置有一个；或两个，两个弧形凹槽(6)对称设置；或三个，三个弧形凹槽(6)周向均布且间隔设置；或四个，四个弧形凹槽(6)中其中两个弧形凹槽(6)位于相邻的两个单元面(3)上，四个弧形凹槽(6)周向均布且间隔设置。
11.根据权利要求1-10任一项所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述螺母上设置有倒角面(4)或旋升面或弧形凹槽(6)的一端沿轴向向外延伸有套筒(10)，所述垫片(2)套装在套筒(10)外，所述垫片(2)与螺母之间通过压铆的方式固定连接；
或所述螺杆(12b)上靠近六角帽体(12a)的一端设置有压铆部(12c)，所述垫片(2)套装在压铆部(12c)上，所述六角帽体(12a)与垫片(2)通过压铆方式固定连接。
12.根据权利要求11所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述垫片(2)上设置有法兰(11)。
13.根据权利要求1所述的复合式斜面或斜槽型结构连接副，其特征在于，所述螺母或六角帽体外表面设置有无机高温粘接剂抗重防腐涂层。
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