CN205478844U - 一种r型螺纹结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种R型螺纹结构，属于紧固件领域，螺纹牙型的两侧边分别为第一导入侧角线和第二导入侧角线，第一导入侧角线和第二导入侧角线之间通过过渡线连接，过渡线向远离牙顶的方向凹陷。本技术方案克服现有的螺纹装配后易于松动的缺点，提供了一种具备抗震防松功能的R型螺纹结构。

Description

一种R型螺纹结构

技术领域

本实用新型涉及紧固件领域，具体而言，涉及一种R型螺纹结构。

背景技术

自第一次工业革命以来，紧固件飞速发展，为工业的快速发展起了非常重要的作用。但是，现有的紧固件都有一个致命的弱点——在剧烈震动中会自行松脱。现代社会离不开螺纹，紧固件松脱轻则致使部件或一台完整的设备损坏、解体，重则酿成重大安全事故。比如，美国波音公司在对737客机事故频发调查时，发现飞机机翼螺栓脱落竟是原因之一。在美国佛罗里达州Sebring举办的美国体育航空展期间，Remos GX飞机出现致命性的坠毁，坠毁事故是由于一副翼的紧固件未扣紧，导致一名摄影师死亡和飞行员重伤。新大阪始发开往鹿儿岛中央的“樱花561号”列车，据JR西日本铁路公司透露，由于铝制外壳的螺丝松动，外壳脱落翻飞，撞击后续车辆后，直奔架设电线，引起短路停电。

从紧固件诞生开始，世界上许多国家的科学家和工程师作了大量的试验和研究，他们采用各种方法，在一定程度上延缓了紧固件会自行松脱的时间，但是，没有根本解决问题。在即将到来的第四次工业革命，无疑对紧固件会有更高要求。

螺纹的松脱主要是因为螺纹咬合时存在横向间隙，当有振动时，螺纹的基本要素“螺纹升角”就变成了“螺纹松角”。美国曾提出在内牙尖角处做与轴线成30度角的楔形螺纹，这样的螺纹确实提高了螺纹的自锁能力，但从受力分析可以看出，螺纹在受力时有很大的侧向力，特别是受力初始阶段。单一牙纹的局部应力很大，造成螺纹的牙受力不均衡，因此紧固件重复使用寿命低。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种R型螺纹结构，以改善上述的问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供的R型螺纹结构，螺纹牙型的两侧边分别为第一导入侧角线和第二导入侧角线，第一导入侧角线和第二导入侧角线之间通过过渡线连接，过渡线向远离牙顶的方向凹陷。

“螺纹牙型”确定螺纹的几何形状，包括工件直径(外径、中径和内径)，主要参数包含螺纹牙型角、牙型斜角、螺距、螺旋角、头数等。“第一导入侧角线”和“第二导入侧角线”指的是位于牙顶两侧的侧边。“过渡线”命名为“R型弧”。“R型螺纹结构”是指螺纹牙型是由第一导入侧角线、第二导入侧角线和过渡线连接形成的螺纹。“R型面”为R型螺纹结构的牙底。

本申请提供的R型螺纹结构与现有的标准螺纹的区别体现在以下几个方面：1、R型内(外)螺纹在内(外)螺纹的牙底处设计一个R型面，当外(内)螺纹与R型内(外)螺纹相互预紧时，外(内)螺纹的牙尖轻微内收顶在R型面上，这样可以有效的保护外(内) 螺纹的牙尖，而不是像30度楔形螺纹产生很大的侧向力对螺纹产生破坏。2、当外(内)螺纹与R型内(外)螺纹相互拧紧时，外螺纹的牙尖就紧紧地顶在R型面上，从而产生很大的锁紧力。由于R形的结构，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴线由R型面部分支撑，而不是像公制或美制螺纹那样的30度角支撑，英制螺纹27.5度支撑。3、R型面的受力传导更好，能有效的施加到内外螺纹本体，R型内(外)螺纹法向压力远远大于扣紧压力，因此，所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。4、同时，公制、美制或英制外(内)螺纹的牙顶在与R型内(外)螺纹咬合时，牙顶处齿尖易收缩，使载荷均匀地分布在接触的螺旋线全长上，而普通标准螺纹咬合时，80％以上的总载荷集中作用在第一牙和第二牙的螺纹面上。

综上所述，R型螺纹结构联结副不仅克服了普通标准联结副在振动条件下易于自松的缺点，而且还可延长了使用寿命。

进一步地，过渡线为弧线。

弧线能够减小内外螺纹的非有效应力，增大螺纹松脱所需要的外力，达到防松的目的。

进一步地，过渡线由多段直线连接而成，相邻线段之间的交叉角度的角度范围为90°至180°。

需要说明的是：此处的“交叉角度”是指朝向牙顶的那个角。过渡线可以为弧形，也可以由多段线段连接而成，同样能够达到自动防松的作用。

进一步地，过渡线由多段曲线连接而成。

过渡线优选为弧线，多段曲线连接而成的过渡线效果等同于弧线过渡线。

进一步地，过渡线与第一导入侧角线的相交点为第一交点，过渡线与第二导入侧角线的相交点为第二交点，第一交点与第二交点之间的连线为连接线，连接线与第二导入侧角线相互垂直。

根据不同规格的螺纹，确定过渡线的起始点和终点之间的位置关系，便于加工制造，防松效果更显著。

进一步地，第一交点位于螺纹中径上。

确定过渡线的起点和终点，以及第一导入侧角线和第二导入侧角线的长度，便于螺纹加工，防松效果更好。

进一步地，螺纹牙型的牙型角大于或者等于30°。

“牙型角”是指螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。第一导入侧角线与第二导入侧角线之间形成的角度根据配合的外螺纹变化，与公制、美制外螺纹配合时为60度，与英制外螺纹配合时为55度。当公制、美制、英制等三角型外螺纹旋入本申请提供的R型内螺纹时，沿着第二导入侧角线侧可轻松旋入，而在拧紧时，外螺纹的牙尖紧紧地顶在R型面上，产生很大的锁紧力。螺纹牙型两侧边的夹角大于或者等于30度，便于与不同规格的螺纹匹配。

进一步地，弧线的圆弧半径为螺纹螺距。

确定弧线的形状，便于加工螺纹，防松效果更好。

进一步地，弧线与第一导入侧角线的相交点为第一交点，弧线与第二导入侧角线的相交点为第二交点，第一交点与第二交点之间的连线为连接线，连接线与第二导入侧角线相互垂直，弧线对应圆的圆心位于连接线的垂直平分线上。

准确确定弧形的形状，便于实际加工生产螺纹，防松效果更好。

进一步地，第一导入侧角线和第二导入侧角线均为直线段。

保证内螺纹与外螺纹紧密贴合，增大摩擦力，增大有效应力。

本实用新型的有益效果：本技术方案克服现有的螺纹装配后易于松动的缺点，提供了一种具备抗震防松功能的R型螺纹结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型提供的螺纹牙型示意图；

图2为图1所示的螺纹牙型的几何关系结构示意图；

图3为本实用新型提供的螺纹牙型的第一种结构示意图；

图4为本实用新型提供的螺纹牙型的第二种结构示意图；

图5为本实用新型提供的螺纹牙型的第三种结构示意图；

图6为本实用新型提供的螺纹牙型与梯形螺纹装配结构示意图；

图7为图6的局部放大图；

图8为本实用新型提供的螺纹牙型的内螺纹与外螺纹装配结构示意图；

图9为图8的局部放大图；

图10为内螺纹与外螺纹装配后受力分析示意图。

图中：

第一导入侧角线101；第二导入侧角线102；过渡线103；弧线104；线段105；曲线106；第一交点107；第二交点108；连接线109； 外径200；内径201；中径202；垂直平分线203；内螺纹204；外螺纹205。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1，参照图1至图3，以及图6至图10。

如图1和图3所示，本实施例提供的R型螺纹结构，螺纹牙型的两侧边分别为第一导入侧角线101和第二导入侧角线102，第一导入侧角线101和第二导入侧角线102之间通过过渡线103连接，过渡线103向远离牙顶的方向凹陷。

需要说明的是：“螺纹牙型”确定螺纹的几何形状，包括工件直径(外径、中径和内径)，主要参数包含螺纹牙型角、牙型斜角、螺距、螺旋角、头数等。“第一导入侧角线101”和“第二导入侧角线102”指的是位于牙顶两侧的侧边。“过渡线103”命名为“R型弧”。“R型螺纹结构”是指螺纹牙型是由第一导入侧角线101、第二导入侧角线102和过渡线103连接形成的螺纹。“R型面”为R型螺纹结构的牙底。

螺纹副在力矩和轴向载荷的作用下相对运动，可看成作用在中径的水平力推动滑块沿螺纹运动。如图10所示，其中，F为外力，F1为法向反力，fFn为摩擦力，Fa为轴向载荷，Φ为螺纹升角，p'为当量摩擦角，F2为总反力，β为内螺纹204受力点与螺纹轴线垂线的夹角。对于三角形螺纹，当滑块沿斜面等速下滑时做受力分析可得到

F＝Fa*tg(p'-Φ)，p'＝arctgfcosβ,即F＝Fa*tg(arctgfcosβ-Φ)。

Fa相同时，β值越大，F值越大，而R型螺纹结构的优点是突破了单一角度，我们通过对受力面取点分析可以得出，R型螺纹结构的任意受力点与螺纹轴线垂线的夹角β都大于普通内螺纹204受力面β 值，所以使防松内螺纹204松脱所需要的外力F比普通螺纹大很多。因此R型螺纹结构具有很好的防松效果。

由于R型螺纹结构锁紧时，内外螺纹205的牙尖与R型面紧密接触，因此还可以消除普通螺纹受力不均匀的问题，普通内外螺纹205旋和时，主要受力仅仅是螺母的第一、第二圈螺纹与外螺纹205接触处，其余各牙受力很小，R型螺纹结构旋和时配合螺纹各牙牙尖全部紧紧地顶在R型弧上，形成螺旋线接触，而且螺旋线上每个牙承受的负载有效地传导到内外螺纹205，能够抗击横向振动并有效保护内外螺纹205。

由上述推导可以推出本申请提供的R型螺纹结构与现有的标准螺纹的区别体现在以下几个方面，如图6、图7、图8和图9所示：1、R型内(外)螺纹在内(外)螺纹的牙底处设计一个R型面，当外(内)螺纹与R型内(外)螺纹相互预紧时，外(内)螺纹的牙尖轻微内收顶在R型面上，这样可以有效的保护外(内)螺纹的牙尖，而不是像30度楔形螺纹产生很大的侧向力对螺纹产生破坏。2、当外(内)螺纹与R型内(外)螺纹相互拧紧时，外螺纹205的牙尖就紧紧地顶在R型面上，从而产生很大的锁紧力。由于R形的结构，使施加在螺纹间接触所产生的法向力与螺栓轴线由R型面部分支撑，而不是像公制或美制螺纹那样的30度角支撑，英制螺纹27.5度支撑。3、R型面的受力传导更好，能有效的施加到内外螺纹205本体，R型内(外)螺纹法向压力远远大于扣紧压力，因此，所产生的防松摩擦力也就必然大大增加了。4、同时，公制、美制或英制外(内)螺纹的牙顶在与R型内(外)螺纹咬合时，牙顶处齿尖易收缩，使载荷均 匀地分布在接触的螺旋线全长上，而普通标准螺纹咬合时，80％以上的总载荷集中作用在第一牙和第二牙的螺纹面上。

综上所述，本申请提供的R型螺纹结构具有以下的优点：1.可靠的抗振动防松性能。2.可显著地提高紧固件的使用寿命。3.无需任何辅助锁紧元件即可达到防松目的，如弹簧垫圈、止动垫片等。4.不受温度剧烈变化的影响即可达到防松目的，应用环境范围广泛。5.与标准公制、美制、英制外螺纹205匹配。6.对克服软质材料(如铜材、铝合金等)滑牙问题有显著效果。7.一直到拧紧时才需施加力矩，方便拆卸。8.根据使用需要，可制成左旋或右旋。

本实施例中过渡线103优选为弧线104。弧线104能够减小内外螺纹的非有效应力，能够增大螺纹松脱所需要的外力，达到防松的目的。本申请提供的R型螺纹结构中的第一导入侧角线101和第二导入侧角线102均为直线段，保证内螺纹204与外螺纹205紧密贴合，增大摩擦力，增大有效应力。

其中，如图2所示，弧线104的圆弧半径为螺纹螺距。确定弧线104的形状，便于加工螺纹。进一步精确确定弧形的形状，便于实际加工生产螺纹。弧线104与第一导入侧角线101的相交点为第一交点107，弧线104与第二导入侧角线102的相交点为第二交点108，第一交点107与第二交点108之间的连线为连接线109，连接线109与第二导入侧角线102相互垂直，弧线104对应圆的圆心位于连接线109的垂直平分线203上。

如图2所示，第一交点107位于螺纹中径上。确定过渡线103的起点和终点，以及第一导入侧角线101和第二导入侧角线102的长度，便于螺纹加工。

螺纹牙型的牙型角大于或者等于30°。“牙型角”是指螺纹轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角第一导入侧角线101与第二导入侧角线102之间形成的角度根据配合的外螺纹205变化，与公制、美制外螺纹205配合时为60度，与英制外螺纹205配合时为55度。当公制、美制、英制等三角型外螺纹205旋入本申请提供的R型内螺纹204时，沿着第二导入侧角线102侧可轻松旋入，而在拧紧时，外螺纹205的牙尖紧紧地顶在R型面上，产生很大的锁紧力。螺纹牙型两侧边的夹角大于或者等于30度，便于与不同规格的螺纹匹配。

实施例2，参照图4和图5。

如图4和图5所示，本申请提供的R型螺纹结构的过渡线103还可以由多段线段105连接而成，相邻线段之间的交叉角度的角度范围为90°至180°，需要说明的是：此处的“交叉角度”是指朝向牙顶的那个角。或者由多段曲线106连接而成。过渡线103可以为弧形，也可以由多段线段105连接而成，同样能够达到自动防松的作用。过渡线103优选为弧线104，多段曲线106连接而成的过渡线103效果等同于弧线104过渡线103。

此时根据不同规格的螺纹，确定过渡线103的起始点和终点之间的位置关系，便于加工制造。过渡线103与第一导入侧角线101的相交点为第一交点107，过渡线103与第二导入侧角线102的相交点为第二交点108，第一交点107与第二交点108之间的连线为连接线109，连接线109与第二导入侧角线102相互垂直。

其中，第一交点107位于螺纹中径上。确定过渡线103的起点和终点，以及第一导入侧角线101和第二导入侧角线102的长度，便于螺纹加工。

外径200，与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。内径201，与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。中径202，母线通过牙型上凸起和沟槽两者宽度相等的假想圆柱体直径。

螺纹牙型两侧边的夹角大于或者等于30°。第一导入侧角线101与第二导入侧角线102之间形成的角度根据配合的外螺纹205变化，与公制、美制外螺纹205配合时为60度，与英制外螺纹205配合时为55度。当公制、美制、英制等三角型外螺纹205旋入本申请提供的R型内螺纹204时，沿着第二导入侧角线102侧可轻松旋入，而在拧紧时，外螺纹205的牙尖紧紧地顶在R型面上，产生很大的锁紧力。螺纹牙型两侧边的夹角大于或者等于30度，便于与不同规格的螺纹匹配。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种R型螺纹结构，其特征在于，螺纹牙型的两侧边分别为第一导入侧角线和第二导入侧角线，所述第一导入侧角线和所述第二导入侧角线之间通过过渡线连接，所述过渡线向远离牙顶的方向凹陷；所述过渡线与所述第一导入侧角线的相交点为第一交点，所述过渡线与所述第二导入侧角线的相交点为第二交点，所述第一交点与所述第二交点之间的连线为连接线，所述连接线与所述第二导入侧角线相互垂直。

2.根据权利要求1所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述过渡线为弧线。

3.根据权利要求1所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述过渡线由多段线段连接而成，相邻所述线段之间的交叉角度的角度范围为90°至180°。

4.根据权利要求1所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述过渡线由多段曲线连接而成。

5.根据权利要求1所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述第一交点位于螺纹中径上。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述螺纹牙型的牙型角大于或者等于30°。

7.根据权利要求2所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述弧线的圆弧半径为螺纹螺距。

8.根据权利要求7所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述弧线与所述第一导入侧角线的相交点为第一交点，所述弧线与所述第二导入侧角线的相交点为第二交点，所述第一交点与所述第二交点之间的连线为连接线，所述连接线与所述第二导入侧角线相互垂直，所述弧线对应圆的圆心位于所述连接线的垂直平分线上。

9.根据权利要求1所述的R型螺纹结构，其特征在于，所述第一导入侧角线和所述第二导入侧角线均为直线段。