CN204704212U - 一种步进式紧固套件 - Google Patents

Abstract

一种步进式紧固套件，包括螺栓和螺帽，螺栓包括头部和螺杆，在螺杆的侧壁上沿周向均匀开设导向凹槽；还包括外壁上设置第二外螺纹的扩展圆管，头部和螺帽的直径大于扩展圆管的外径，扩展圆管的内径与螺杆的外径相等；沿扩展圆管径向开设与导向凹槽数量和位置相应的支撑通孔；还包括支撑杆，朝外一端固定在支撑通孔中，朝内一端容纳在螺杆侧壁上相应的导向凹槽中；导向凹槽包括一个第四横向凹槽和若干个第四竖向凹槽，第四横向凹槽和第四竖向凹槽的宽度等于支撑杆朝内一端的宽度，第四竖向凹槽的顶端与第四横向凹槽的下侧壁垂直贯通。可以有效提高紧固可靠性。

Description

一种步进式紧固套件

技术领域

本实用新型涉及一种螺栓，特别是涉及一种与螺帽配合的螺栓。

背景技术

板材连接的一种通常方式是采用螺栓穿过两个板材上开设的通孔，与螺帽配合利用内外螺纹步进旋紧到位，实现夹持紧固。有时会利用螺栓头部和螺帽直径大于容纳螺杆的通孔直径，直接将螺栓头部和螺帽积压在连接板材两侧，有时则是在连接板材两侧增加弹性垫圈、垫片以产生与步进旋紧方向想法的弹力，使步进旋紧到位后，内外螺纹不易因热胀冷缩而松脱，逐步出现反向步进，直至螺帽与螺栓松脱。由于材料限制，弹性垫圈、垫片收尺寸和内应力影响，很快会失去弹性，而无法长期有效抵消热胀冷缩、机械振动等动态变化环境带来的松脱趋势。如何提供一种长时间抗拒螺帽与螺栓松脱的结构，对于工业领域零部件的永久性紧固问题具有重大意义。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种步进式紧固套件，解决现有螺帽与螺栓无法避免长期使用后松脱的技术问题。

本实用新型的步进式紧固套件，包括螺栓和螺帽，所述螺帽为一上、下端面平行的圆柱体，在螺帽的上端面中心，沿螺帽轴线向下开设正圆形的第二盲孔，第二盲孔的底面与螺帽的下端面平行，第二盲孔的侧壁上设置第二内螺纹；

螺栓包括头部和螺杆，螺杆为一上、下端面平行的圆柱体，头部为一侧壁与下端面垂直的圆柱体，头部的下端面与螺杆的上端面固定，头部与螺杆共轴线；

在螺杆的侧壁上沿周向均匀开设导向凹槽；

还包括扩展圆管，扩展圆管为一上下端面平行的贯通圆管，其水平截面为一正圆形圆环，头部和螺帽的直径大于扩展圆管的外径，扩展圆管的内径与螺杆的外径相等，两者形成滑动配合，在扩展圆管的外壁上设置第二外螺纹；

沿扩展圆管径向开设贯穿扩展圆管内外壁的，与导向凹槽数量相同，位置相应的支撑通孔；

还包括支撑杆，支撑杆朝外的一端断面为正圆形，固定在支撑通孔中，朝内的一端断面为正方形，容纳在螺杆侧壁上相应的导向凹槽中；

导向凹槽包括一个第四横向凹槽(147)和若干个第四竖向凹槽(148)，第四横向凹槽和第四竖向凹槽的宽度等于支撑杆朝内一端的宽度，第四竖向凹槽的顶端与第四横向凹槽的下侧壁垂直贯通。

所述第四竖向凹槽的间距成等差或等比关系，或者成离散关系。

所述第四竖向凹槽的长度成等差或等比关系，或者成离散关系。

所述导向凹槽位置的螺杆直径小于扩展圆管的内径.。

所述导向凹槽所处圆周的螺杆直径小于扩展圆管的内径。

所述头部的下端面上沿径向呈放射状设置有凸棱。

本实用新型的步进式紧固套件利用弹性形变可以有效地保持旋紧紧固到位后的紧固力，抵消紧固到位后环境的震动，热胀冷缩造成的紧固失效。同时利用螺栓头部的单向旋进结构与螺帽的光滑顶部相配合，使得紧固结构无法解构，可以有效提高紧固可靠性，不通过破坏性手段，本实用新型的步进式紧固套件无法拆除。

下面结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件的主视剖视图(可以展示各零部件的装配关系)；

图2为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的一个头部实施例的俯视图；

图3为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的一个头部实施例的主视剖视图；

图4为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的另一个头部实施例的俯视图；

图5为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的另一个头部实施例的主视剖视图；

图6为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的一个实施例中螺杆径向截面中第一导向孔的分布示意图；

图7为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的另一个实施例中螺杆径向截面中第一导向孔的分布示意图；

图8为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第一种紧固套件中螺栓的再一个实施例中螺杆径向截面中第一导向孔的分布示意图；

图9为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第二种紧固套件的主视剖视图(可以展示各零部件的装配关系)；

图10为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第二种紧固套件中螺栓的一个实施例的侧壁展开示意图；

图11为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第二种紧固套件中螺栓的另一个实施例的侧壁展开示意图；

图12为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第二种紧固套件中螺栓的再一个实施例的侧壁展开示意图；

图13为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件的主视剖视图(可以展示各零部件的装配关系，包括第一种形变连接环)；

图14为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件中螺杆的第二种形变连接环的主视图；

图15为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件中螺杆的第二种形变连接环的左视图；

图16为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件中螺杆的第三种形变连接环的侧视图；

图17为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件中螺杆的第四种形变连接环的侧视图；

图18为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件中螺栓头部的(局部)侧视图；

图19为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的第三种紧固套件中螺杆的步进连接杆的(局部)侧视图；

图20为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的一种延展板的主视图；

图21为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的一种延展板的俯视图；

图22为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的另一种延展板的主视图；

图23为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的另一种延展板的俯视图；

图24为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的再一种延展板的主视图；

图25为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的再一种延展板的俯视图；

图26为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的一种结合板的主视图；

图27为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的另一种结合板的主视图；

图28为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的再一种结合板的主视图；

图29为本实用新型组合延展装置的实施例中使用的又一种结合板的主视图；

图30为本实用新型组合延展装置的实施例中各变向延展板与各延展板配合连接形成的一种曲折连接结构；

图31为为本实用新型组合延展装置的实施例中紧固通孔的一种开设结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本紧固套件实施例中，包括螺栓100和螺帽101，螺帽为一上、下端面平行的圆柱体，在螺帽的上端面中心，沿螺帽轴线向下开设正圆形的第一盲孔103，第一盲孔的底面与螺帽的轴线垂直，在第一盲孔中容纳一个挤涨柱104，挤涨柱为一圆柱体，挤涨柱与第一盲孔共轴线，挤涨柱的底端固定在第一盲孔的底面上，挤涨柱的顶端形成圆锥体，挤涨柱的表面上加工有沿挤涨柱长度方向的拉丝；第一盲孔的侧壁上设置第一内螺纹105；

螺栓包括头部110和螺杆111，螺杆为一上、下端面平行的圆柱体，螺杆的下端面中心，沿螺杆的轴线向上开设第一通孔112，螺杆的外侧壁下部设置第一外螺纹113；头部为一侧壁与下端面垂直的圆柱体，头部的直径大于螺杆的直径，头部的下端面与螺杆的上端面固定，头部与螺杆共轴线，头部的下端面上沿径向呈放射状设置有凸棱；沿第一通孔的径向方向，对称开设贯通螺杆内侧壁和外侧壁的第一导向孔114；

还包括一个挤胀圆管115，挤胀圆管的上端面与下端面平行，沿轴线的空腔形成第二通孔116，挤胀圆管的上端面固定在第一通孔内的头部下端面上，与螺杆共轴线；

还包括第一推杆117，第一推杆为一柱体，第一导向孔部分容纳第一推杆，第一推杆的截面形状与第一导向孔的截面形状相应，第一推杆一个端面与挤胀圆管侧壁接触，另一端面为弧面，弧度与螺杆外侧壁的弧度相同；

本实施例的紧固套件，螺栓和螺帽可以形成基本的紧固效果，随着螺帽在螺杆上沿轴线向头部步进，挤涨柱向挤胀圆管内深入，径向挤压使挤胀圆管沿径向膨胀，进而压迫第一推杆沿第一导向孔伸出螺杆，抵触在容纳本紧固套件的容纳壁上。容纳壁的反作用力传导至挤胀圆管，形成对挤涨柱的握持力，当步进到位的螺帽因为部件材料的热胀冷缩或应力变化而出现的反向步进趋势时，巨大的摩擦力可以克服这种趋势。挤涨柱上的拉丝在与挤胀圆管第一次摩擦时，会导致两者的接触面借出更加紧密，会进一步增加反向步进趋势出现时的摩擦力。

常规的螺帽和螺栓的头部的截面轮廓，多为正多边形，有利于施加外力加持，形成两个方向相反的转动力矩，或者是在常规的螺帽和螺栓的头部的顶面开槽，将旋转外力施加在槽内，形成两个方向相反的转动力矩，反向转动力矩使得螺帽向螺栓的头部步进，达到紧固的作用。为了保证在特定应用条件下，该紧固套件的紧固力不会松懈，需要对常规的螺帽和螺栓的头部的形状进行改变，使得紧固套件的螺帽向螺栓的头部步进到位后，无法或很难通过施加方向相反的转动力矩使得螺帽向螺栓的头部反向步进，导致该紧固套件松脱。

如图2所示，以螺栓的头部为例(同样适用于采用盲孔结构的螺帽)，头部顶端的中心，开设贯通两侧侧壁的第一通槽121，第一通槽自中部向右端的前侧壁与自中部向左端的后侧壁平行，第一通槽自中部向左端的前侧壁向前方倾斜，向头部顶端圆滑过渡。同样的，第一通槽自中部向右端的后侧壁，以中心对称的方式向后方倾斜，向头部顶端圆滑过渡。

如图3所示，第一通槽121自中部向左端的后侧壁垂直于头部下端面，并向上延伸，同样的，第一通槽自中部向右端的前侧壁，垂直于头部下端面，并向上延伸。

本实施例的螺栓头部只有一个转动方向提供可靠的垂直受力面，施加的转动扭矩可以完成螺栓转动，如果反方向施加转动扭矩，螺栓头部没有可靠的垂直受力面，无法完成螺栓反向转动。垂直受力平面有利于现有的施力工具如改锥，但是利用专用的施力工具，也可以采用垂直受力曲面。

如图4和图5所示，在头部顶端的中心，以中心对称方式开设两个垂直于头部下端面的圆形的第二盲孔122，一个第二盲孔的前半部分侧壁向前倾斜，向头部顶端圆滑过渡。同样的，另一个第二盲孔的后半部分侧壁向后倾斜，向头部顶端圆滑过渡。

被紧固部件厚度，会导致螺杆长度的变化，为了获得对挤涨柱足够的握持力，需要对容纳第一推杆的第一导向孔排列结构做出优化。

如图6所示，当需要的螺杆长度较短时，设置两个位于同一平面的第一导向孔，两个第一导向孔的轴线间隔180度，相应的设置两个第一推杆。

如图7所示，当需要的螺杆长度较长时，设置四个第一导向孔，两个间隔的第一导向孔位于同一平面，轴线间隔180度；两个相邻的第一导向孔位于不同平面，周向间隔90度，相应的设置四个第一推杆。

如图8所示，当需要的螺杆直径较大时，设置三个位于同一平面的第一导向孔，相邻第一导向孔的轴线间隔120度，相应的设置三个第一推杆。

如图9所示，本紧固套件实施例中，包括螺栓100和螺帽101，螺帽为一上、下端面平行的圆柱体，在螺帽的上端面中心，沿螺帽轴线向下开设正圆形的第二盲孔131，第二盲孔的底面与螺帽的下端面平行，第二盲孔的侧壁上设置第二内螺纹132；

螺栓包括头部110和螺杆111，螺杆为一上、下端面平行的圆柱体，头部为一侧壁与下端面垂直的圆柱体，头部的下端面与螺杆的上端面固定，头部与螺杆共轴线，头部的下端面上沿径向呈放射状设置有凸棱；

在螺杆的侧壁上沿周向均匀开设导向凹槽133；导向凹槽的(较长的)相对侧壁平行，导向凹槽的底部与螺杆径向垂直，与螺杆侧壁间距相等；

还包括扩展圆管134，扩展圆管为一上下端面平行的贯通圆管，其水平截面为一正圆形圆环，头部和螺帽的直径大于扩展圆管的外径，扩展圆管的内径与螺杆的外径相等，两者形成滑动配合，在扩展圆管的外壁上设置第二外螺纹135；

沿扩展圆管径向开设贯穿扩展圆管内外壁的，与导向凹槽数量相同，位置相应的支撑通孔136；

还包括支撑杆137，支撑杆朝外的一端断面为正圆形，固定在支撑通孔中，朝内的一端断面为正方形，容纳在螺杆侧壁上相应的导向凹槽中。

本实施例的紧固套件，通过导向凹槽，在螺杆的侧壁上形成具有若干个顶点位置的位移路径，顶点位置分布在螺杆侧壁的不同高度上，对称的顶点位置容纳对称的支撑杆，对称的支撑杆为扩展圆管提供均衡的轴向支撑力。通过转动和滑动扩展圆管，可以将支撑杆调节至不同的顶点位置，进而改变螺杆和扩展圆管的累加长度，即实现了紧固套件可以应用于不同厚度的被紧固部件，扩大了单一紧固套件的适用范围。当螺帽和扩展圆管通过第二内螺纹和第二外螺纹旋紧到位时，对称的支撑杆会受到沿扩展圆管周向的扭矩，受顶点位置凹槽的周向支撑产生弹性形变，该弹性形变使得第二内螺纹和第二外螺纹啮合更紧密，可以有效克服步进到位的螺帽因为部件材料的热胀冷缩或应力变化而出现的反向步进趋势。

导向凹槽的底面与支撑杆朝内一端的端头形状相配合，当端头形状为曲面或半球面时，导向凹槽的底面也为曲面。

为了进一步利用支撑杆的弹性形变使得第二内螺纹和第二外螺纹紧密啮合更持久，需要使支撑杆的一部分没有支撑，形成螺杆上导向凹槽与扩展圆管的内壁间保留有均匀间隙，即导向凹槽位置的螺杆直径小于扩展圆管的内径，或者导向凹槽所处圆周的螺杆直径小于扩展圆管的内径。

根据螺杆的直径、长度和紧固套件夹持被紧固部件所需要的压力，在螺杆侧壁上的凹槽可以优选形成斜向大路径、垂直长路径和水平长路径三种位移路径。

如图10所示，本实施例的导向凹槽包括若干第一横向凹槽141和第一竖向凹槽142，第一横向凹槽和第一竖向凹槽的宽度等于支撑杆朝内一端的宽度(使得支撑杆可以在导向凹槽中滑动)，第一横向凹槽和第一竖向凹槽交替设置，第一横向凹槽的左端与左侧第一竖向凹槽右侧壁贯通，第一横向凹槽的右端与右侧第一竖向凹槽左侧壁贯通，第一横向凹槽的下侧壁高于左侧第一竖向凹槽的下侧壁至少一个支撑杆的宽度，第一横向凹槽的上侧壁与右侧第一竖向凹槽的上侧壁平齐；根据实际螺杆材料性能，第一横向凹槽的长度可以成等差或等比关系，根据实际对螺杆和扩展圆管累加长度的需要，第一竖向凹槽的长度成离散关系(即不等长)。本实施例的导向凹槽也可以优化为本实施例导向凹槽的镜像结构。

导向凹槽、支撑杆与支撑通孔间存在对应关系，根据被夹持部件厚度、紧固压力、螺杆直径和紧固套件材质特点，沿螺杆圆周在同一高度等距设置2至6个导向凹槽以及对应数量的支撑杆与支撑通孔；或者沿螺杆圆周在两个高度，分别等距设置相同数量的导向凹槽以及对应数量的支撑杆与支撑通孔。

如图11所示，本实施例的导向凹槽包括一个第二竖向凹槽143和若干组组合凹槽144，组合凹槽包括第三横向凹槽145和第三竖向凹槽146，第二竖向凹槽、第三横向凹槽和第三竖向凹槽的宽度等于支撑杆朝内一端的宽度(使得支撑杆可以在导向凹槽中滑动)，第三横向凹槽的左端与左侧第二竖向凹槽的右侧壁垂直贯通，第三横向凹槽的右端与右侧第三竖向凹槽的左侧壁垂直贯通，第三横向凹槽的上侧壁与右侧第三竖向凹槽的上侧壁平齐，第三横向凹槽的下侧壁高于右侧第三竖向凹槽的下侧壁至少一个支撑杆的宽度；各组合凹槽中，第三横向凹槽的间距可以成等差或等比关系，第三横向凹槽的长度可以成等差或等比关系；根据实际对螺杆和扩展圆管累加长度的需要，第三横向凹槽的间距可以成离散关系，第三横向凹槽的长度可以成离散关系。本实施例的导向凹槽也可以优化为本实施例导向凹槽的镜像结构。

导向凹槽、支撑杆与支撑通孔间存在对应关系，根据被夹持部件厚度、紧固压力、螺杆直径和紧固套件材质特点，沿螺杆圆周在同一高度等距设置2至6个导向凹槽以及对应数量的支撑杆与支撑通孔；或者沿螺杆圆周在两个高度，分别等距设置相同数量的导向凹槽以及对应数量的支撑杆与支撑通孔。

如图12所示，本实施例的导向凹槽包括一个第四横向凹槽147和若干个第四竖向凹槽148，第四横向凹槽和第四竖向凹槽的宽度等于支撑杆朝内一端的宽度(使得支撑杆可以在导向凹槽中滑动)，第四竖向凹槽的顶端与第四横向凹槽的下侧壁垂直贯通；第四竖向凹槽的间距可以成等差或等比关系；根据实际对螺杆和扩展圆管累加长度的需要，第四竖向凹槽的间距可以成离散关系，第四竖向凹槽的长度可以成离散关系。本实施例的导向凹槽也可以优化为本实施例导向凹槽的镜像结构。

导向凹槽、支撑杆与支撑通孔间存在对应关系，根据被夹持部件厚度、紧固压力、螺杆直径和紧固套件材质特点，沿螺杆圆周在同一高度等距设置2至6个导向凹槽以及对应数量的支撑杆与支撑通孔；或者沿螺杆圆周在两个高度，分别等距设置相同数量的导向凹槽以及对应数量的支撑杆与支撑通孔。

上述实施例中的的各横向凹槽与螺杆的轴线垂直，各竖向凹槽与螺杆的轴线平行。各横向凹槽和竖向凹槽也可以采用弧形的凹槽替代矩形的凹槽，这样可以避免螺杆侧壁结构出现应力突变，但加工成本较高。

如图13所示，本紧固套件实施例中，包括螺栓100和螺帽101，螺帽包括上、下端面互相平行的第一圆柱体161和第二圆柱体162，第一圆柱体的直径大于第二圆柱体，第一圆柱体的高小于第二圆柱体，第一圆柱体的上端面固定在第二圆柱体的下端面上，第一圆柱体和第二圆柱体共轴线，在第二圆柱体的上端面中心，沿轴线向下开设第三盲孔163，第三盲孔的底面与螺帽的下端面平行，第三盲孔的侧壁上设置第三内螺纹164；

螺栓包括头部110和螺杆111，头部包括上、下端面互相平行的第三圆柱体165和第四圆柱体166，第四圆柱体的直径大于第三圆柱体，第四圆柱体的高小于第三圆柱体，第三圆柱体的上端面固定在第四圆柱体的下端面上，第三圆柱体和第四圆柱体共轴线，第四圆柱体的下端面上沿径向呈放射状设置有凸棱，在第三圆柱体的下端面固定第一环形部件167；第三圆柱体与第二圆柱体直径相同；

螺杆包括形变连接环171和步进连接杆172，步进连接杆为一上、下端面互相平行的圆柱体，步进连接杆的侧壁上设置第三外螺纹173，步进连接杆的上端面固定第二环形部件174，步进连接杆的直径与第三盲孔的直径相同，第三内螺纹与第三外螺纹匹配；

如图13所示，形变连接环由两个轴线平行且侧壁相交重合的形变圆环175组成，以形变圆环相交重合的环体为中心，以中心对称的方式，在每个形变圆环上开设一个形变缺口176，形变缺口位于圆环相交重合的环体和所处形变圆环的中心之间；形变圆环环体断面为圆形，形变缺口的宽度大于或等于形变圆环的环体断面宽度，使得另一个形变连接环可以穿过。

第三圆柱体的下端面固定的第一环形部件通过形变缺口钩挂形变连接环的一个形变圆环，步进连接杆上端面固定的第二环形部件通过形变缺口钩挂形变连接环的另一个形变圆环，使得螺栓的头部、形变连接环和步进连接杆连为一体。

本实施例的紧固套件，用有利于弹性形变的形变连接环部分替代现有螺杆的刚性结构，简化了螺栓和螺帽紧固时需要的垫片弹性结构，能够较长时间保持巨大的弹性形变力，由于与螺栓和螺帽步进紧固力矩相反，强制第三内螺纹与第三外螺纹保持啮合不会分开，保证步进到位的紧固套件不会松脱。作为弹性形变的形变连接环部分有利于产生弹性形变。

进一步可以在第一环形部件和第二环形部件间并联钩挂若干个形变连接环，提高对被加持部件的紧固力。进一步可以在第一环形部件和第二环形部件间串联钩挂若干个形变连接环，适应不同厚度的被加持部件。进一步可以在第一环形部件和第二环形部件间利用串联和并联方式达到紧固力和长度的灵活组合。

为了进一步保证在热胀冷缩时获得可靠的弹性形变，作为弹性形变的形变连接环部分可以采用形状记忆合金金属材料加工，在转变温度之上和之下形成两个相似形状，当温度超过转变温度时，形变连接环同时还会发生向高温固定形状的变化趋势，以弥补高温下弹性形变的性能缺失。

由于作为弹性形变的形变连接环与步进连接杆钩挂后能够周向转动，使得步进连接杆与螺帽配合时会存在内、外螺纹连接失误的几率，需要重复连接。

如图14所示，形变连接环由若干个形变矩形环181组成，形变矩形环包括两个轴对称设置的轴线平行的矩形环182，两个矩形环相邻一边的环体重合，在重合环体两侧，在两个矩形环上以中心对称方式分别开设一个形变缺口176，形变缺口位于重合环体和所处矩形环的中心之间；矩形环环体断面为圆形，形变缺口的宽度大于或等于矩形环的环体断面宽度；

如图15所示，形变矩形环沿矩形环的轴线方向自左向右排列，形变矩形环的重合环体间通过同材质的平滑连接块183平滑固定连接，相邻形变矩形环间距相同；形变连接环前端至后端的长度等于或小于矩形环左、右环体的间距。这样变相的在平滑连接块183的两侧形成了两组矩形环。

第三圆柱体的下端面固定的第一环形部件通过形变缺口钩挂形变连接环的平滑连接块一侧的一组矩形环，步进连接杆上端面固定的第二环形部件通过形变缺口钩挂形变连接环的平滑连接块另一侧的一组矩形环。

采用若干个本形变连接环，在第一环形部件与第二环形部件间通过形变缺口，可以形成一个串联钩挂结构，可以避免并联形变连接环时因工艺精度造成的卡住及咬合，同时保证相同的弹性形变复原性能。并且，当串联形变连接环时，可能出现的与步进连接杆钩挂后能够周向转动会被限制在更小范围，，使得步进连接杆与螺帽配合时内、外螺纹连接失误的几率减小。

如图13所示的形变连接环适用于组合出螺杆不同长度和直径的弹性形变部分，对于预定长度的弹性形变部分可以在其基础上形成弹性形变恢复能力更强的结构。

如图16所示，在图13所示的形变连接环其他结构不变的基础上，将两个形变圆环替换为两个轴线平行的形变圆管184，两个形变圆管管壁相交形成重合管壁185，在重合管壁两侧，在两个形变圆管的管壁上以中心对称方式分别沿轴线开设一个形变缺口(176)，形变缺口位于重合管壁和所处形变圆管轴线之间；

在形变圆管的直径方向上，以重合管壁为近端，与重合管壁相对的管壁为远端，管壁高度自近端起向远端逐渐增加，在接近远端时达到最高管壁高度，随后管壁高度逐渐减少直至到达远端，最高管壁高度＞远端管壁高度＞重合管壁高度，形变圆管的上下端面形状对称；即近端与远端间，直径两侧的管壁形状对称，直径一侧管壁的上下轮廓对称；

第一环形部件通过形变缺口钩挂形变连接环的一个形变圆管，第二环形部件通过形变缺口钩挂形变连接环的另一个形变圆管。

本形变连接环具有独特的轮廓形状，与第一环形部件和第二环形部件钩挂后可以抑制步进连接杆钩挂后的周向转动，同时可以获得并保持较大的弹性形变。

本形变连接环的形变圆管的断面为椭圆形，所述重合管壁为长轴的一端，所述直径方向为长轴方向。

如图17所示，在图13所示的形变连接环其他结构不变的基础上，沿形变圆环的轴线方向，在每个形变圆环两侧各设置一个椭圆形的形变牵引圆环186，形变牵引圆环的轴线与形变圆环的轴线位于同一平面且相交；在形变牵引圆环的长轴方向上确定相对的近端环体和远端环体，近端环体与形变圆环相交重合的环体相重合，远端环体向远离形变圆环的方向延伸，形变圆环两侧的形变牵引圆环向形变圆环的投影轮廓，与形变圆环的轮廓相同，即形变圆环两侧的形变牵引圆环轴对称；形变圆环及两侧的形变牵引圆环上，沿形变圆环轴线方向，分别开设有形变缺口176，两个形变圆环上的形变缺口(以相交重合环体为中心)成中心对称，形变圆环上的形变缺口位于相交重合的环体与形变圆环轴线之间。

两个形变圆环的形变牵引圆环轴对称是弹性形变回复力最大的结构。为了适应用于紧固的较深的通孔，形变圆环可以采用椭圆形。

本形变连接环具有独特的轮廓形状，与第一环形部件和第二环形部件钩挂后可以抑制步进连接杆钩挂后的周向转动，同时可以获得并保持较大的弹性形变。

如图18所示，第三圆柱体下端面固定的第一环形部件167为一矩形闭环，第一环形部件的轴线与第三圆柱体165的下端面平行，与第三圆柱体165的下端面相邻的长边环体融入下端面，第一环形部件断面为圆形，也可以为椭圆形，也可以为中部线条平行的类椭圆形。

如图19所示，步进连接杆上端面固定的第二环形部件174为一矩形闭环，第二环形部件的轴线与步进连接杆172的上端面平行，与步进连接杆172的上端面相邻的长边环体融入上端面，第二环形部件断面为圆形，也可以为椭圆形，也可以为中部线条平行的类椭圆形。

单独的板材尺寸一旦确定，即使板材本身采用多层压合工艺具有较强的承压性能，由于板材间没有可靠的连接固定结构，无法实现可靠的延展。整体承压性能基本无法保证，板材衔接固定随意，造成固定结构复杂和混乱，不利于利用板材灵活的搭建各种面积、尺寸的壁、层结构，如何使板材的结构有利于实现高承压条件下的延展，并不是将两块板材边缘开设通孔用螺栓和螺帽紧固所能直接实现的。

如图20所示，本实施例的组合延展装置包括凸对称延展板201，凸对称延展板包括前、后端面相互平行，断面为矩形的第一底板211和第一顶板212，以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为该板的轴线，第一顶板和第一底板的轴线平行，第一底板和第一顶板的下端面平齐，第一底板和第一顶板的前端面平齐，第一底板和第一顶板的后端面平齐；

第一底板和第一顶板自左向右交替设置，相邻端面固定连接，凸对称延展板的左端和右端设置为第一底板；一种优化的排列数量是四个第一顶板和五个第一底板；

第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板左、右端面的间距与第一底板左、右端面的间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

在第一底板上端面前端，沿轴线方向至后端设置第五凸台213，第五凸台的断面为等腰梯形，在第一顶板上端面前端，沿轴线方向至后端设置第五通槽214，第五通槽的断面为等腰梯形，第五凸台的断面与第五通槽的断面形状相匹配。

如图21所示，沿第一底板轴线，布设三组贯通上、下端面的紧固通孔(215)，第一组紧固通孔的间距与第二组紧固通孔的间距和第三组紧固通孔的间距相等，第一组紧固通孔位于第一底板中部，第二组紧固通孔和第三组紧固通孔对称，各位于第一底板的一端；

第一组紧固通孔和第二组紧固通孔的相邻紧固通孔的间距是第一组紧固通孔的间距的整数倍；

第一组紧固通孔为奇数时，其紧固通孔的间距相等，中心的紧固通孔布设在上端面的中心，第一组紧固通孔为偶数时，其中紧固通孔的间距相等，中心的两个紧固通孔对称设置在上端面中心的两侧；第二组紧固通孔布设在第一底板的一端，第三组紧固通孔布设在第一底板的另一端，与第二组紧固通孔对称；在第二组和第三组中，紧固通孔的相邻间距与第一组中紧固通孔的间距相等；第二组与第一组相邻的紧固通孔间距为第一组中紧固通孔间距的2倍(整数倍)，第三组与第一组相邻的紧固通孔间距为第一组中紧固通孔间距的2倍(整数倍)；

在第一顶板布设的紧固通孔与第一底板布设的紧固通孔的数量和位置相同。

采用以上顶板与底板配置比例(4∶5)，各组紧固通孔的数量比例(7∶1∶1)，各组相邻紧固通孔的距离(组内间距的2倍)形成的本凸对称延展板实施例，尤其适合作为承重梁、柱的基本材料。

改变以上凸对称延展板第一顶板和第一底板的端面间距，第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板左、右端面的间距与第一底板左、右端面的间距相同，是第一底板上、下端面间距的4至15倍，可以形成更适合作为承重板材的基本材料。

如图22所示，本实施例的组合延展装置包括凹对称延展板202，凹对称延展板包括前、后端面相互平行，断面为矩形的第一底板和第一顶板，以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为该板的轴线，第一顶板和第一底板的轴线平行，第一底板和第一顶板的下端面平齐，第一底板和第一顶板的前端面平齐，第一底板和第一顶板的后端面平齐；

第一底板和第一顶板自左向右交替设置，相邻端面固定连接，凹对称延展板的左端和右端设置为第一顶板；一种优化的排列数量是五个第一顶板和四个第一底板；

第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板左、右端面的间距与第一底板左、右端面的间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

在第一底板上端面前端，沿轴线方向至后端设置第五凸台，第五凸台的断面为等腰梯形，在第一顶板上端面前端，沿轴线方向至后端设置第五通槽，第五通槽的断面为等腰梯形，第五凸台的断面与第五通槽的断面形状相匹配。

如图23所示，沿第一底板轴线，布设三组贯通上、下端面的紧固通孔(215)，第一组紧固通孔的间距与第二组紧固通孔的间距和第三组紧固通孔的间距相等，第一组紧固通孔位于第一底板中部，第二组紧固通孔和第三组紧固通孔对称，各位于第一底板的一端；

第一组紧固通孔和第二组紧固通孔的相邻紧固通孔的间距是第一组紧固通孔的间距的整数倍；

第一组紧固通孔为奇数时，其紧固通孔的间距相等，中心的紧固通孔布设在上端面的中心，第一组紧固通孔为偶数时，其中紧固通孔的间距相等，中心的两个紧固通孔对称设置在上端面中心的两侧；第二组紧固通孔布设在第一底板的一端，第三组紧固通孔布设在第一底板的另一端，与第二组紧固通孔对称；在第二组和第三组中，紧固通孔的相邻间距与第一组中紧固通孔的间距相等；第二组与第一组相邻的紧固通孔间距为第一组中紧固通孔间距的2倍(整数倍)，第三组与第一组相邻的紧固通孔间距为第一组中紧固通孔间距的2倍(整数倍)；

在第一顶板布设的紧固通孔与第一底板布设的紧固通孔的数量和位置相同。

采用以上顶板与底板配置比例(5∶4)，各组紧固通孔的数量比例(7∶1∶1)，各组相邻紧固通孔的距离(组内间距的2倍)形成的本凹对称延展板实施例，尤其适合作为承重梁、柱的基本材料。

改变以上凹对称延展板第一顶板和第一底板的端面间距，第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板左、右端面的间距与第一底板左、右端面的间距相同，是第一底板上、下端面间距的4至15倍，可以形成更适合作为承重板材的基本材料。

如图24所示，本实施例的组合延展装置包括闭合延展板203，闭合延展板包括前、后端面相互平行，断面为矩形的第一底板和第一顶板，以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为该板的轴线，第一顶板和第一底板的轴线平行，第一底板和第一顶板的下端面平齐，第一底板和第一顶板的前端面平齐，第一底板和第一顶板的后端面平齐；

第一底板和第一顶板自左向右交替设置，相邻端面固定连接，闭合延展板的左端设置为第一顶板，右端设置为第一底板；一种优化的排列数量是五个第一顶板和五个第一底板；

第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板左、右端面的间距与第一底板左、右端面的间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

在第一底板上端面前端，沿轴线方向至后端设置第五凸台213，第五凸台的断面为等腰梯形，在第一顶板上端面前端，沿轴线方向至后端设置第五通槽214，第五通槽的断面为等腰梯形，第五凸台的断面与第五通槽的断面形状相匹配。

如图25所示，沿第一底板轴线，布设三组贯通上、下端面的紧固通孔(215)，第一组紧固通孔的间距与第二组紧固通孔的间距和第三组紧固通孔的间距相等，第一组紧固通孔位于第一底板中部，第二组紧固通孔和第三组紧固通孔对称，各位于第一底板的一端；

第一组紧固通孔和第二组紧固通孔的相邻紧固通孔的间距是第一组紧固通孔的间距的整数倍；

第一组紧固通孔为奇数时，其紧固通孔的间距相等，中心的紧固通孔布设在上端面的中心，第一组紧固通孔为偶数时，其中紧固通孔的间距相等，中心的两个紧固通孔对称设置在上端面中心的两侧；第二组紧固通孔布设在第一底板的一端，第三组紧固通孔布设在第一底板的另一端，与第二组紧固通孔对称；在第二组和第三组中，紧固通孔的相邻间距与第一组中紧固通孔的间距相等；第二组与第一组相邻的紧固通孔间距为第一组中紧固通孔间距的2倍(整数倍)，第三组与第一组相邻的紧固通孔间距为第一组中紧固通孔间距的2倍(整数倍)；

在第一顶板布设的紧固通孔与第一底板布设的紧固通孔的数量和位置相同。

采用以上顶板与底板配置比例(1∶1)，各组紧固通孔的数量比例(7∶1∶1)，各组相邻紧固通孔的距离(组内间距的2倍)形成的本闭合延展板实施例，尤其适合作为承重梁、柱的基本材料。

改变以上闭合延展板第一顶板和第一底板的端面间距，第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板左、右端面的间距与第一底板左、右端面的间距相同，是第一底板上、下端面间距的4至15倍，可以形成更适合作为承重板材的基本材料。

利用凸对称延展板、凹对称延展板和闭合延展板中的任意一种或几种，形成两组凹凸面面对的，轴线方向平行的组合，这样的两组延展板在轴线方向上和垂直于轴线的方向上紧密贴合凹凸面，利用穿过延展板上对应通孔的螺栓和螺帽作为紧固套件，就可以形成特定轮廓形状的完整的组合延展板，应用于各种承压层结构，如壁，板，面等。

凸对称延展板和凹对称延展板可以优选为正方形轮廓，闭合延展板优选为长方形轮廓。

如上所述，第一底板和第一顶板的前、后端面相互平行，断面为矩形，以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为该板的轴线方向，第一顶板和第一底板的轴线平行；

第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍，第一顶板的宽度与第一底板的宽度相同，是第一底板上、下端面间距的两倍；

在第一底板上端面前端，沿轴线方向向后端设置第五凸台，第五凸台的断面为等腰梯形，在第一顶板上端面前端，沿轴线方向向后端设置第五通槽，第五通槽的断面为等腰梯形，第五凸台的断面与第五通槽的断面形状相同，方向相反；

在第一底板沿轴线方向，布设三组贯通上、下端面的紧固通孔，第一组紧固通孔为奇数时，其中紧固通孔的相邻间距相等，中心的紧固通孔布设在上端面的中心，第一组紧固通孔为偶数时，其中紧固通孔的相邻间距相等，中心的两个紧固通孔对称设置在上端面中心两侧；第二组紧固通孔布设在第一底板的一端，第三组紧固通孔布设在第一底板的另一端，与第二组紧固通孔对称；第二组和第三组中紧固通孔的相邻间距与第一组中紧固通孔的相邻间距相等；第二组与第一组相邻的紧固通孔的间距为第一组中紧固通孔的相邻间距的两倍，第三组与第一组相邻的紧固通孔的间距为第三组中紧固通孔的相邻间距的两倍；

在第一顶板布设的紧固通孔与第一底板布设的紧固通孔的数量和位置相同。

利用两个第一顶板和两个第一底板组合，使对应端面固定连接，形成用来改变各种延展板延展方向的第一变向延展板、第二变向延展板、第三变向延展板和第四变向延展板。

如图26所示，第一变向延展板204中包括断面为矩形，平行且等长的两个第一底板211、两个第一顶板212和一个第一矩形板221，第一底板和第一矩形板的上、下端面间距相同，第一顶板上、下端面间距和第一矩形板左、右端面间距相同，是第一底板上、下端面间距的两倍；第一顶板左、右端面间距和第一底板左、右端面间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为其轴线，在第一底板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五凸台213，在第一顶板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五通槽214，第五凸台和第五通槽的断面形状相匹配；沿第一底板轴线和第一顶板轴线，均匀布设贯穿上、下端面的紧固通孔，为了与各延展板连接，相邻紧固通孔的间距与以上各延展板中同一组紧固通孔的间距相等；

左侧的第一顶板的左端面与左侧第一底板的右端面固定连接，两者下端面平齐；左侧第一底板的左端面与第一矩形板的左端面固定连接，第一矩形板的上端面与右侧的第一顶板的左端面固定连接；右侧的第一顶板的右端面与右侧的第一底板的左端面固定连接，两者的下端面与第一矩形板的右端面平齐。

为了与相应连接的延展板相配合，包括的第一顶板左、右端面的间距和第一底板左、右端面的间距与相应延展板相应部位的间距相同，也是第一底板上、下端面间距的1.5至15倍。

如图27所示，第二变向延展板205中包括断面为矩形，平行且等长的两个第一底板211、两个第一顶板212和一个第二矩形板222，第一底板和第二矩形板的上、下端面间距相同，第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍；第二矩形板左、右端面间距与上、下端面间距相同，第一底板左、右端面间距和第一顶板左、右端面间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为其轴线，在第一底板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五凸台213，在第一顶板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五通槽214，第五凸台和第五通槽的断面形状相匹配；沿第一底板轴线和第一顶板轴线，均匀布设贯穿上、下端面的紧固通孔，为了与各延展板连接，相邻紧固通孔的间距与以上各延展板中同一组紧固通孔的间距相等；

左侧的第一顶板的左端面与左侧第一底板的右端面固定连接，两者下端面平齐；左侧第一底板的左端面与第二矩形板的左端面固定连接，第二矩形板的上端面与右侧的第一底板的左端面固定连接；右侧的第一底板的右端面与右侧的第一顶板的左端面固定连接，两者的下端面与第二矩形板的右端面平齐。

为了与相应连接的延展板相配合，包括的第一顶板左、右端面的间距和第一底板左、右端面的间距与相应延展板相应部位的间距相同，也是第一底板上、下端面间距的1.5至15倍。

如图28所示，第三变向延展板206中包括断面为矩形，平行且等长的两个第一底板211、两个第一顶板212和一个第三矩形板223，第一顶板和第三矩形板的上、下端面间距相同，第一顶板上、下端面间距是第一底板上、下端面间距的两倍；第三矩形板左、右端面间距与上、下端面间距相同，第一底板左、右端面间距和第一顶板左、右端面间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为其轴线，在第一底板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五凸台213，在第一顶板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五通槽214，第五凸台和第五通槽的断面形状相匹配；沿第一底板轴线和第一顶板轴线，均匀布设贯穿上、下端面的紧固通孔，为了与各延展板连接，相邻紧固通孔的间距与以上各延展板中同一组紧固通孔的间距相等；

左侧的第一底板的左端面与左侧第一顶板的右端面固定连接，两者下端面平齐；左侧第一顶板的左端面与第三矩形板的左端面固定连接，第三矩形板的上端面与右侧的第一顶板的左端面固定连接；右侧的第一顶板的右端面与右侧的第一底板的左端面固定连接，两者的下端面与第三矩形板的右端面平齐。

为了与相应连接的延展板相配合，包括的第一顶板左、右端面的间距和第一底板左、右端面的间距与相应延展板相应部位的间距相同，也是第一底板上、下端面间距的1.5至15倍。

如图29所示，第四变向延展板207中包括断面为矩形，平行且等长的两个第一底板211、两个第一顶板212和一个第一矩形板221，第一底板和第一矩形板的上、下端面间距相同，第一顶板上、下端面间距和第一矩形板左、右端面间距相同，是第一底板上、下端面间距的两倍；第一顶板左、右端面间距和第一底板左、右端面间距相同，是第一底板上、下端面间距的1.5至2倍；

以第一底板或第一顶板前、后端面的中心连线为其轴线，在第一底板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五凸台213，在第一顶板上端面，沿轴线自前端至后端设置第五通槽214，第五凸台和第五通槽的断面形状相匹配；沿第一底板轴线和第一顶板轴线，均匀布设贯穿上、下端面的紧固通孔，为了与各延展板连接，相邻紧固通孔的间距与以上各延展板中同一组紧固通孔的间距相等；

左侧的第一底板的左端面与左侧第一顶板的右端面固定连接，两者下端面平齐；左侧第一顶板的左端面与第一矩形板的上端面固定连接，第一矩形板的右端面与与右侧的第一底板的左端面固定连接；右侧的第一底板的右端面与右侧的第一顶板的左端面固定连接，两者的下端面与第一矩形板的下端面平齐。

为了与相应连接的延展板相配合，包括的第一顶板左、右端面的间距和第一底板左、右端面的间距与相应延展板相应部位的间距相同，也是第一底板上、下端面间距的1.5至15倍。

各变向延展板的第五凸台和第五通槽都朝向逆时针方向。

各变向延展板中和各延展版中的第一顶板和第一地板的端面间距比例相同，通过适当配合就可以实现利用以上板材组合形成紧固连接的具有不同弯折方向的，形状多样的整体结构。

如图30所示，利用各变向延展板顺序连接各延展板的边缘可以延展出多种弯折形状的整体框架，应用于复杂的建筑、安装、承压等工业领域。

相同变向延展板之间的连接，可以形成相等小斜率变化的坡度弯折。不同变向延展板之间的连接，可以形成差异斜率变化的坡度弯折。变向延展板与各延展板连接可以形成直角弯折，尤其适合围城框架结构。

如图31所示，紧固通孔的孔径在接近上述第一底板和第一顶板上的下端面时扩大，形成预埋孔216，使得紧固套件中螺栓的头部或螺帽在紧固时可以埋入下端面，这样紧固套件将延展板、变向延展板夹持，紧固到位时保证下端面表面的平滑。利用以上紧固套件，结合各变向延展板中和各延展版中的凸台和凹槽咬合面，以及第一底板或第一顶板高度造成的拼插结构，可以形成牢固的组合延展框、梁和板材，大大减轻了工业生产和建筑型材的制造成本，实现了基础建材的模块化装配。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种步进式紧固套件，包括螺栓(100)和螺帽(101)，其特征在于：所述螺帽为一上、下端面平行的圆柱体，在螺帽的上端面中心，沿螺帽轴线向下开设正圆形的第二盲孔(131)，第二盲孔的底面与螺帽的下端面平行，第二盲孔的侧壁上设置第二内螺纹(132)；

螺栓包括头部(110)和螺杆(111)，螺杆为一上、下端面平行的圆柱体，头部为一侧壁与下端面垂直的圆柱体，头部的下端面与螺杆的上端面固定，头部与螺杆共轴线；

在螺杆的侧壁上沿周向均匀开设导向凹槽(133)；

还包括扩展圆管(134)，扩展圆管为一上下端面平行的贯通圆管，其水平截面为一正圆形圆环，头部和螺帽的直径大于扩展圆管的外径，扩展圆管的内径与螺杆的外径相等，两者形成滑动配合，在扩展圆管的外壁上设置第二外螺纹(135)；

沿扩展圆管径向开设贯穿扩展圆管内外壁的，与导向凹槽数量相同，位置相应的支撑通孔(136)；

还包括支撑杆(137)，支撑杆朝外的一端断面为正圆形，固定在支撑通孔中，朝内的一端断面为正方形，容纳在螺杆侧壁上相应的导向凹槽中；

导向凹槽包括一个第四横向凹槽(147)和若干个第四竖向凹槽(148)，第四横向凹槽和第四竖向凹槽的宽度等于支撑杆朝内一端的宽度，第四竖向凹槽的顶端与第四横向凹槽的下侧壁垂直贯通。

2.根据权利要求1所述的步进式紧固套件，其特征在于：所述第四竖向凹槽的间距成等差或等比关系，或者成离散关系。

3.根据权利要求2所述的步进式紧固套件，其特征在于：所述第四竖向凹槽的长度成等差或等比关系，或者成离散关系。

4.根据权利要求3所述的步进式紧固套件，其特征在于：所述导向凹槽位置的螺杆直径小于扩展圆管的内径.。

5.根据权利要求3所述的步进式紧固套件，其特征在于：所述导向凹槽所处圆周的螺杆直径小于扩展圆管的内径。

6.根据权利要求4或5所述的步进式紧固套件，其特征在于：所述头部的下端面上沿径向呈放射状设置有凸棱。