CN201786863U - 具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件和紧固组件 - Google Patents

具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件和紧固组件 Download PDF

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彭树庆
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Abstract

本实用新型公开了一种具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，与具有外螺纹的紧固构件通过内螺纹和外螺纹相互配合，每牙外螺纹的引导牙侧的牙侧角和外螺纹的跟随牙侧的牙侧角相等；每牙内螺纹包括引导牙侧、跟随牙侧和在内螺纹的引导牙侧和内螺纹的跟随牙侧之间延伸的斜面，所述斜面与所述内螺纹的引导牙侧的连接处和所述斜面与所述内螺纹的跟随牙侧的连接处相比，更远离所述内螺纹的轴线；内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于外螺纹的跟随牙侧的牙侧角。本实用新型还提供了一种紧固组件。当外螺纹的大径在公差范围内偏小，或者外螺纹的大径和中径在公差范围内都偏小时，本实用新型的具有内螺纹的紧固构件和螺纹紧固组件可以使外螺纹的牙顶抵靠在内螺纹的斜面上，以实现螺纹副的良好的自锁功能。

Description

具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件和紧固组件 
技术领域
本实用新型涉及一种螺纹紧固构件和紧固组件，尤其涉及一种具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件和紧固组件。 
背景技术
螺纹连接的基本要素是螺纹。三角形螺纹的当量摩擦系数较大，自锁性能好，主要用于连接。在公制和美制螺纹标准下，三角形螺纹的牙侧角为30度；在英制螺纹标准下，三角形螺纹的牙侧角为27.5度。 
专利号为4171012的美国专利公开了一种自锁螺纹结构，也即施必牢螺纹结构。如图1所示，该施必牢螺纹结构为内螺纹1，每牙内螺纹1包括引导牙侧5、跟随牙侧3以及在引导牙侧5和跟随牙侧3之间延伸的斜面4。斜面4与引导牙侧5的连接处高于斜面4与跟随牙侧3的连接处。在公制、美制和英制螺纹标准下，斜面4与内螺纹1的轴线之间的夹角皆为15度～45度。 
内螺纹1的原始三角形是符合公制、美制或英制螺纹标准的三角形。也即在公制和美制螺纹标准下，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角是30度；在英制螺纹标准下，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角是27.5度。 
当具有外螺纹2的紧固构件，例如螺栓的大径在公差范围内偏小，或者螺栓的大径和中径在公差范围内都偏小时(如图1实线所示，图1虚线为外螺纹2的大径值偏大的牙型)，如图1所示，外螺纹2的跟随牙侧7与内螺纹1的跟随牙侧3接触受力，外螺纹2的牙顶与内螺纹1的轴线6之间的距离减小，使外螺纹2的牙顶位置低于内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处。在此情况下，具有外螺纹2的紧固构件(例如螺栓)虽然可以旋入具有内螺纹1的紧固构件(例如螺母)中，但是，外螺纹2的牙顶不能抵靠在内螺纹1的斜面4上，从而不能实现螺纹副的自锁功能，也即防松功能。 
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件和紧固组件，当外螺纹的大径在公差范围内偏小，或者外螺纹的大径和中径在公差范围内都偏小时，仍然使外螺纹的牙顶抵靠在内螺纹的斜面上，以实现螺纹副的良好的自锁功能。 
本实用新型提供了一种具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，与具 有外螺纹的紧固构件通过所述内螺纹和所述外螺纹相互配合，每牙所述外螺纹的引导牙侧的牙侧角和所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角相等；每牙所述内螺纹包括引导牙侧、跟随牙侧和在所述内螺纹的引导牙侧和所述内螺纹的跟随牙侧之间延伸的斜面，所述斜面与所述内螺纹的引导牙侧的连接处和所述斜面与所述内螺纹的跟随牙侧的连接处相比，更远离所述内螺纹的轴线；所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角。 
进一步地，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于30度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于27.5度。 
优选地，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角小于或等于45度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角小于或等于42.5度。 
优选地，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于或等于33度，小于或等于40度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于或等于30.5度，小于或等于37.5度。 
优选地，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角等于35度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角等于32.5度。 
进一步地，所述斜面与所述内螺纹的轴线之间的夹角为15度～45度。 
优选地，所述紧固构件为螺母。 
本实用新型还提供了一种紧固组件，包括具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的第一紧固构件和具有外螺纹的第二紧固构件，所述第一紧固构件和所述第二紧固构件通过所述内螺纹和所述外螺纹相互配合，每牙所述外螺纹的引导牙侧的牙侧角和所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角相等；每牙所述内螺纹包括引导牙侧、跟随牙侧和在所述内螺纹的引导牙侧和所述内螺纹的跟随牙侧之间延伸的斜面，所述斜面与所述内螺纹的引导牙侧的连接处和所述斜面与所述内螺纹的跟随牙侧的连接处相比，更远离所述内螺纹的轴线；所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角。 
优选地，所述第一紧固构件为螺母，所述第二紧固构件为与所述螺母相配合的螺栓。 
进一步地，所述第二紧固构件的所述外螺纹是标准的三角形螺纹；在公制和美制螺纹标准下，所述三角形螺纹的牙型角为60度；在英制螺纹标准下，所述三角形螺纹的牙型角为55度。 
本实用新型的内螺纹通过增大跟随牙侧的牙侧角，减小内螺纹的斜面和内螺纹的跟随牙侧的连接处与内螺纹的轴线的距离，从而增大内螺纹的引导牙侧和内螺纹的跟随牙侧之间延伸的斜面的长度。当外螺纹的大径在公差范围内偏小，或者外螺纹的大径和中径在公差范围内都偏小时，仍然使外螺纹的牙顶位 置高于内螺纹的跟随牙侧与斜面的连接处，从而使外螺纹的牙顶抵靠在内螺纹的牙底的斜面上，实现螺纹副的良好的自锁功能。 
本实用新型的内螺纹，不需为其专门设计外螺纹，可与通用的标准的三角形外螺纹相配合，以实现对被紧固件的固定。 
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。 
附图说明
图1是现有技术的螺纹紧固件的螺纹连接的剖面示意图； 
图2是本实用新型的第一实施例的螺纹连接的剖面示意图； 
图3是本实用新型的第二实施例的螺纹连接的剖面示意图。 
具体实施方式
本实用新型的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件以螺母为例，具有外螺纹的紧固构件以与该螺母配合的螺栓为例，对本实用新型的原理及其实施方式进行详细描述。但本实用新型并不限于此，本实用新型的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件可以为具有本实用新型的内螺纹跟随牙侧结构的零件(零件的材料无限制)。该零件与具有标准三角形外螺纹的杆状零件(如螺钉、双头螺柱或客户自制零件等)配合、广泛应用于汽车、工程机械、铁路、城轨、桥梁、航空等领域。 
另外，在本实用新型的若干实施例中，与内螺纹配合的外螺纹是标准三角形螺纹，外螺纹的引导牙侧的牙侧角等于跟随牙侧的牙侧角，符合现有的公制、美制或英制螺纹标准。在公制或美制螺纹标准下，外螺纹的跟随牙侧的牙侧角为30度；在英制螺纹标准下，外螺纹的跟随牙侧的牙侧角为27.5度。 
图2为本实用新型的第一实施例的螺纹连接的剖面示意图。如图2所示，内螺纹1包括引导牙侧5、跟随牙侧3以及在引导牙侧5和跟随牙侧3之间延伸的斜面4。斜面4与引导牙侧5的连接处高于斜面4与跟随牙侧3的连接处，也即斜面4与引导牙侧5的连接处和斜面4与跟随牙侧3的连接处相比，更远离内螺纹1的轴线6。在公制、美制和英制螺纹标准下，斜面4与内螺纹1的轴线6之间的夹角为15度～45度。 
如图2所示，当内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角为30度(如图2虚线11所示)时，如果外螺纹2的大径在公差范围内偏大(如图2虚线10所示)，外螺纹2的牙顶位置高于内螺纹1的跟随牙侧与斜面的连接处，外螺纹2的牙顶可以抵靠在内螺纹1的牙底的斜面上，从而实现螺纹副的良好的自锁功能。但是，如果外螺纹2的大径在公差范围内偏小(如图2实线所示)到一定程度 时，也即外螺纹2的牙顶与内螺纹1的轴线6之间的距离减小到一定程度时，外螺纹2的牙顶位置低于内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处(内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角为30度时)，外螺纹2的跟随牙侧7与内螺纹1的跟随牙侧3接触受力，即外螺纹2的牙顶与内螺纹1的牙底不能相互配合，也即外螺纹2的牙顶不能抵靠在内螺纹1的斜面4上。 
通过增大跟随牙侧3的牙侧角，可以减小斜面4和内螺纹1的跟随牙侧3的连接处与内螺纹1的轴线6的距离，从而增大内螺纹1的引导牙侧5和内螺纹1的跟随牙侧3之间延伸的斜面4的长度，使外螺纹2的牙顶位置高于内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处，从而使外螺纹2的牙顶能够抵靠在内螺纹1的牙底的斜面4上，实现螺纹副的良好的自锁功能。 
理论上，增大跟随牙侧3的牙侧角，在公制和美制螺纹标准下，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角只需大于30度；在英制螺纹标准下，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角只需大于27.5度，而对跟随牙侧3的牙侧角的上限值无限定。 
但是，跟随牙侧3的牙侧角的增大会导致内螺纹1的牙型强度的削弱。经保证载荷试验验证，在公制和美制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角如大于45度；在英制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角如大于42.5度，螺母不能通过保证载荷试验。因此，在公制和美制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角的取值范围为大于30度，小于或等于45度；在英制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角的取值范围为大于27.5度，小于或等于42.5度。然而，在现有条件下，螺母一般是由钢制成的。本实用新型不排除将来可能研发的新材料，会致使跟随牙侧3的牙侧角大于45度(在公制和美制螺纹标准下)或42.5度(在英制螺纹标准下)，也能通过保证载荷试验，跟随牙侧3的牙侧角的取值范围则会增大。 
优选地，在公制和美制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角的取值范围为大于或等于33度，小于或等于40度；在英制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角的取值范围为大于或等于30.5度，小于或等于37.5度。 
在上述优选的取值范围中，经试验验证，在公制和美制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角最佳为35度；在英制螺纹标准下，跟随牙侧3的牙侧角最佳为32.5度。 
经一系列试验对增大跟随牙侧3的牙侧角进行测试。针对同一规格(例如，M16×2)的公制标准三角形外螺纹2，制作具有某一确定中径、大径值的外螺纹2的紧固构件，此外螺纹2的中径、大径在公差范围内接近公差下限(即中径和大径值偏小)。如果外螺纹2能旋入内螺纹1，但由于外螺纹2的牙顶位置低于内螺纹1的斜面4与内螺纹1的跟随牙侧3的连接处，而无法抵靠在内螺纹1的斜面4上(跟随牙侧3的牙侧角为30度)时，增大内螺纹1的跟 随牙侧3的牙侧角。 
当跟随牙侧3的牙侧角等于某一角度值αmin时，具有外螺纹2的紧固构件能轻松旋入，且外螺纹2的牙顶能抵靠在内螺纹1的斜面4上。对具有内螺纹1的紧固构件(跟随牙侧3的牙侧角为αmin)作保证载荷试验，如果通过保证载荷试验，再继续增大内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角。随着跟随牙侧3的牙侧角的增大，内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处的高度也逐渐降低，外螺纹2的牙顶当然能抵靠在内螺纹1的斜面4上，但内螺纹1的牙型强度被逐渐削弱。当内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角大于某一角度值αmax时，具有内螺纹1的紧固构件(跟随牙侧3的牙侧角大于αmax)不能通过保证载荷试验。 
用上述试验方法对不同规格的三角形外螺纹2进行测试，当外螺纹2的中径和大径在公差范围内取不同的值时，可得到多组αmin和αmax。αmin和αmax的平均值大多数位于33度～40度的取值范围中。 
在英制螺纹标准下，采用上述试验方法，得到的αmin和αmax的平均值大多数位于30.5度～37.5度的取值范围中。 
在上述一系列试验中，在公制和美制螺纹标准下，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角为35度时；在英制螺纹标准下，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角为32.5度时，能使所有标准三角形外螺纹2旋入内螺纹1，且使外螺纹2的牙顶抵靠在内螺纹1的斜面4上。而当取上述最佳值时，内螺纹1仍能通过保证载荷试验，满足螺纹紧固构件的强度要求。 
如图3所示，图3是本实用新型的第二实施例的螺纹连接的剖面示意图。在本实施例中，内螺纹1的跟随牙侧3的牙侧角为30度(如图3虚线11所示)时，如果外螺纹2的大径和中径在公差范围内偏大(如图3虚线10所示)，外螺纹2的牙顶位置高于内螺纹1的跟随牙侧与斜面的连接处，外螺纹2的牙顶可以抵靠在内螺纹1的牙底的斜面上。但是，如果外螺纹2的大径和中径在公差范围内偏小(如图3实线所示)到一定程度时，外螺纹2的牙顶位置低于内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处(内螺纹1的跟随牙侧的牙侧角为30度时，也即跟随牙侧3的位置如图3虚线11所示)，则外螺纹2的跟随牙侧7与内螺纹1的跟随牙侧3(如图3虚线11所示)相接触，也即外螺纹2的牙顶不能抵靠在内螺纹1的斜面4上。通过增大跟随牙侧3的牙侧角(如图3实线所示)，可以延长内螺纹1的跟随牙侧3与内螺纹1的引导牙侧5之间延伸的斜面4，降低内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处的高度，使外螺纹2的牙顶位置高于内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处，从而使外螺纹2的牙顶能够抵靠在内螺纹1的牙底的斜面上，实现螺纹副的良好的自锁功能。 
本实用新型的内螺纹1通过增大其跟随牙侧3的牙侧角，可以减小斜面4和内螺纹1的跟随牙侧3的连接处与内螺纹1的轴线6的距离，从而增大内螺 纹1的引导牙侧5和内螺纹1的跟随牙侧3之间延伸的斜面4的长度，使外螺纹2的牙顶位置高于内螺纹1的跟随牙侧3与斜面4的连接处。当外螺纹的大径在公差范围内偏小，或者外螺纹的大径和中径在公差范围内都偏小时，仍然使外螺纹的牙顶位置高于内螺纹的跟随牙侧与斜面的连接处，从而使外螺纹的牙顶抵靠在内螺纹的牙底的斜面上，实现螺纹副的良好的自锁功能。 
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的权利要求保护范围内。 

Claims (15)

1.一种具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，与具有外螺纹的紧固构件通过所述内螺纹和所述外螺纹相互配合，每牙所述外螺纹的引导牙侧的牙侧角和所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角相等；
每牙所述内螺纹包括引导牙侧、跟随牙侧和在所述内螺纹的引导牙侧和所述内螺纹的跟随牙侧之间延伸的斜面，所述斜面与所述内螺纹的引导牙侧的连接处和所述斜面与所述内螺纹的跟随牙侧的连接处相比，更远离所述内螺纹的轴线；
其特征在于，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角。
2.如权利要求1所述的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于30度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于27.5度。
3.如权利要求2所述的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角小于或等于45度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角小于或等于42.5度。
4.如权利要求3所述的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于或等于33度，小于或等于40度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于或等于30.5度，小于或等于37.5度。
5.如权利要求4所述的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角等于35度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角等于32.5度。
6.如权利要求1～5中任一权利要求所述的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，其中，所述斜面与所述内螺纹的轴线之间的夹角为15度～45度。
7.如权利要求1～5中任一权利要求所述的具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的紧固构件，其中，所述紧固构件为螺母。
8.一种紧固组件，包括具有改进的内螺纹跟随牙侧结构的第一紧固构件和具有外螺纹的第二紧固构件，所述第一紧固构件和所述第二紧固构件通过所述内螺纹和所述外螺纹相互配合，
每牙所述外螺纹的引导牙侧的牙侧角和所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角相等；
每牙所述内螺纹包括引导牙侧、跟随牙侧和在所述内螺纹的引导牙侧和所述内螺纹的跟随牙侧之间延伸的斜面，所述斜面与所述内螺纹的引导牙侧的连 接处和所述斜面与所述内螺纹的跟随牙侧的连接处相比，更远离所述内螺纹的轴线；
其特征在于，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于所述外螺纹的跟随牙侧的牙侧角。
9.如权利要求8所述的紧固组件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于30度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于27.5度。
10.如权利要求9所述的紧固组件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角小于或等于45度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角小于或等于42.5度。
11.如权利要求10所述的紧固组件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于或等于33度，小于或等于40度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角大于或等于30.5度，小于或等于37.5度。
12.如权利要求11所述的紧固组件，其中，在公制和美制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角等于35度；在英制螺纹标准下，所述内螺纹的跟随牙侧的牙侧角等于32.5度。
13.如权利要求8～12中任一权利要求所述的紧固组件，其中，所述斜面与所述内螺纹的轴线之间的夹角为15度～45度。
14.如权利要求8～12中任一权利要求所述的紧固组件，其中，所述第一紧固构件为螺母，所述第二紧固构件为与所述螺母相配合的螺栓。
15.如权利要求8～12中任一权利要求所述的紧固组件，其中，所述第二紧固构件的所述外螺纹是标准的三角形螺纹；在公制和美制螺纹标准下，所述三角形螺纹的牙型角为60度；在英制螺纹标准下，所述三角形螺纹的牙型角为55度。 
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