CN217421827U - 三轴自锁螺母以及定值变形拉力器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种三轴自锁螺母，包括螺母本体，螺母本体的中部沿轴向设置有螺纹孔；螺纹孔包括依次连接的第一螺纹段、第二螺纹段和第三螺纹段；第一螺纹段、第二螺纹段以及第三螺纹段对应的轴线相互偏离。通过将螺母本体中部的螺纹孔进行分段的轴线偏离设置，相比较传统的分体式自锁螺母结构，可以实现全螺纹长度上的螺纹自锁防松脱。还公开了一种定值变形拉力器，通过施加定值驱动来拉动坯料产生形变，从而可以根据坯料的形变量来生产上述的三轴自锁螺母。

Description

三轴自锁螺母以及定值变形拉力器

技术领域

本申请涉及紧固件领域，尤其是涉及一种三轴自锁螺母。

背景技术

螺母作为一种紧固件，要求紧固牢靠，不能松脱。由于作业环境的冷热变化以及振动等影响，会经常发生螺母紧固脱落造成事故的事件发生。为了防止这种现象，人们采用了双母并接、弹簧垫片、开口尾销、改变螺距、止动垫圈、开口螺母、加装挡销等各种措施。这些措施虽然能够在一定程度上防止螺母松脱；但这些防松脱措施还是存在发生脱落、工艺复杂、破坏螺纹、作业难度高等问题。所以，现在急需一种方便加工且自锁能力强的螺母。

实用新型内容

本申请的其中一个目的在于提供一种能够方便加工且自锁能力强的三轴自锁螺母。

本申请的另一个目的在于提供一种能够对上述三轴自锁螺母进行错位的定值变形拉力器。

为达到上述的至少一个目的，本申请采用的技术方案为：一种三轴自锁螺母，包括螺母本体，所述螺母本体的中部沿轴向设置有螺纹孔；所述螺纹孔包括依次连接的第一螺纹段、第二螺纹段和第三螺纹段；所述第一螺纹段、所述第二螺纹段以及所述第三螺纹段对应的轴线相互偏离，以使得所述螺母本体与螺栓进行连接时，可以有效的提高自身的自锁能力。

优选的，所述第一螺纹段和所述第三螺纹段对应的轴线沿轴向等距偏离于所述第二螺纹段的轴线。

优选的，所述第一螺纹段和所述第三螺纹段对应的轴线相互重合；同时，所述第二螺纹段的轴线偏心于所述第一螺纹段和所述第三螺纹段重合的轴线。

优选的，所述螺母本体包括依次连接的上锁紧部、变形节和下锁紧部；所述第一螺纹段、所述第二螺纹段和所述第三螺纹段依次设置于所述上锁紧部、所述变形节以及所述下锁紧部；所述螺母本体适于通过所述变形节进行形变，以使得所述第一螺纹段、所述第二螺纹段以及所述第三螺纹段对应的轴线相互偏离。

一种定值变形拉力器，包括驱动部、曳引部和基板；所述曳引部和所述基板之间设置有放置腔，所述放置腔用于放置用于生产上述三轴自锁螺母的坯料；所述驱动部适于通过设定的定值驱动力以驱使所述曳引部沿所述基板进行滑动，进而所述曳引部可以驱使所述坯料发生形变，从而根据所述坯料的形变量以用于所述三轴自锁螺母的生产。

优选的，所述放置腔包括定位腔和曳引腔，所述定位腔设置于所述基板以用于对所述坯料的部分进行定位配合，所述曳引腔设置于所述曳引部以用于和所述坯料的其余部分进行配合；所述曳引部与所述驱动部螺纹连接，以使得通过所述驱动部的旋转以驱使所述曳引部进行沿所述基板的滑动，进而得以通过所述曳引腔拉动所述坯料进行产生形变。

优选的，所述曳引部包括拉板和螺纹杆，所述曳引腔设置于所述拉板，所述拉板滑动设置于所述基板，以使得所述螺纹杆贯穿所述基板一侧的通孔与所述驱动部进行螺纹连接，进而在所述驱动部的旋合下，所述拉板可以沿所述基板进行滑动以用于拉动所述坯料发生形变。

优选的，所述基板包括相互垂直的支撑板和竖板，所述定位腔设置于所述支撑板，所述通孔设置于所述竖板。

优选的，所述驱动部包括标尺螺母和手轮，所述标尺螺母与所述螺纹杆进行螺纹配合，所述手轮固定于所述标尺螺母的侧部，以使得通过所述手轮来方便对所述标尺螺母进行旋合。

优选的，所述手轮上圆周设置有刻度，所述基板上固定安装有刻度板，以使得通过所述刻度板读取所述手轮上的刻度值，从而直接得到所述坯料的形变量。

优选的，所述放置腔内还适于放置阻尼块，以使得通过向所述放置腔内放置不同尺寸的所述阻尼块以改变所述放置腔的空间，进而用于不同尺寸所述坯料的放置，从而实现所述定值变形拉力器对不同尺寸的所述坯料进行形变量的测量。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)通过将螺母本体中部的螺纹孔进行分段的轴线偏离设置，相比较传统的分体式结构，可以实现全螺纹长度上的螺纹自锁防松脱。

(2)螺纹孔对应的各螺纹段之间轴线的偏离距离通过设定的力矩计算得到，可以保证螺纹在使用时不会被破坏，从而实现重复利用。

(3)螺纹孔对应的各螺纹段之间轴线的偏离距离可以根据不同力矩得到不同的偏离距离，从而在螺栓与螺母本体进行使用时，可以根据螺纹孔对应的各螺纹段之间轴线的不同偏离距离来实现螺纹自锁锁定力矩的调节。

(4)加工简单、使用方便且适用范围广，无需配合使用并帽或弹簧垫等。

(5)通过定值变形拉力器可以简易实现对三轴自锁螺母所需形变量的测量，且测量的结果较为的精确。

附图说明

图1为本实用新型中螺母本体的结构示意图。

图2为本实用新型中螺母本体的受力分析示意图一。

图3为本实用新型中螺母本体的受力分析示意图二。

图4为本实用新型中定值变形拉力器的整体结构示意图。

图5为本实用新型中基板与刻度板的安装结构示意图。

图6为本实用新型中曳引部的结构示意图。

图7为本实用新型中驱动部的结构示意图。

图8为本实用新型中驱动部的轴向结构示意图。

图9为本实用新型中不同尺寸阻尼块安装于放置腔的结构示意图。

图中：螺母本体1、螺纹孔100、上锁紧部11、变形节12、下锁紧部13、第一螺纹段110、第二螺纹段120、第三螺纹段130、放置腔200、基板21、支撑板211、竖板212、定位腔2101、通孔2102、曳引部22、拉板221、螺纹杆222、曳引腔2201、驱动部23、标尺螺母 231、手轮232、刻度板24、阻尼块25。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本申请做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”、“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本申请的具体保护范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。

本申请一个方面提供了一种三轴自锁螺母，如图1至图3所示，其中一个优选的实施例，包括螺母本体1。螺母本体1的中部沿轴向设置有螺纹孔100，螺纹孔100包括依次连接的第一螺纹段110、第二螺纹段120和第三螺纹段130；第一螺纹段110、第二螺纹段120以及第三螺纹段130各自对应的轴线相互偏离。从而螺母本体1通过螺纹孔100与螺栓进行连接时，螺栓的外螺纹可以和螺纹孔100的全螺纹段进行自锁连接，进而可以有效的提高螺母本体 1的自锁能力。

本实施例中，对于第一螺纹段110、第二螺纹段120和第三螺纹段130之间轴线的具体偏离关系有多种，可以通过下列的两种方式进行说明。

方式一，如图1和图2所示，第一螺纹段110和第三螺纹段130对应的轴线沿轴向等距偏离于第二螺纹段120的轴线。即第一螺纹段110和第三螺纹段130对应的轴线沿轴向的投影到第二螺纹段120的轴线的距离相等，且第一螺纹段110的轴线和第三螺纹段130的轴线到第二螺纹段120的轴线的连线夹角呈180°。

可以理解的是，第一螺纹段110和第三螺纹段130对应的轴线沿轴向的投影到第二螺纹段120的轴线的距离也可以不相同；以及第一螺纹段110的轴线和第三螺纹段130的轴线到第二螺纹段120的轴线的连线夹角也可以小于180°。但在与螺栓进行螺纹连接时，容易出现受力不均匀的情况，从而导致第一螺纹段110至第三螺纹段130的使用寿命的降低，甚至还会加剧螺纹的失效。

还可以理解的是，在本方式中，螺纹孔100在与螺栓进行连接时，第一螺纹段110和第三螺纹段130分别与螺栓的两侧进行过盈配合；此时第二螺纹段120用于圆滑过渡第一螺纹段110和第三螺纹段130。

方式二，第一螺纹段110和第三螺纹段130对应的轴线相互重合；同时，第二螺纹段120的轴线偏心于第一螺纹段110和第三螺纹段130重合的轴线。

可以理解的是，本方式在相邻的螺纹段之间也会存在圆滑过渡，所以可以将本方式看作是方式一的双层结构。

本申请其中一个实施例，如图1和图2所示，螺母本体1包括依次连接的上锁紧部11、变形节12和下锁紧部13。第一螺纹段110、第二螺纹段120和第三螺纹段130依次对应设置于上锁紧部11、变形节12以及下锁紧部13。变形节12的直径尺寸要小于上锁紧部11和下锁紧部12的直径尺寸，从而螺母本体1可以通过变形节12进行形变，以使得第一螺纹段110、第二螺纹段120以及第三螺纹段130对应的轴线进行相互的偏离。

可以理解的是，若螺纹孔100的结构采用上述的方式一，则变形节120在进行形变时，上锁紧部11和下锁紧部13中的一个可以随变形节120的形变而进行相对于另一个的偏离，从而得到三轴偏心的螺纹孔100，以实现螺纹孔100在与螺栓进行连接时能够进行三轴自锁。

若螺纹孔100的结构采用上述的方式二，则变形节120在进行形变时，上锁紧部11和下锁紧部13同时保持静止，从而在螺纹孔100与螺栓进行连接时能够进行三轴自锁。

下面可以具体的对螺纹孔100的自锁原理进行说明，以方式一的结构为例。

如图1和图2所示，可以先设第一螺纹段110和第三螺纹段130的轴线相对于第二螺纹段120的轴线的偏心距离为e。

如图2所示，当螺纹孔100与螺栓进行连接时，由于第一螺纹段110和第二螺纹段130 的轴线分别向第二螺纹段120轴线的两侧偏离，从而第一螺纹段110的一侧可以和螺栓的上部一侧进行过盈配合，同时第三螺纹段130的一侧可以和螺栓的下部另一侧进行过盈配合。此时第一螺纹段110的过盈侧对螺栓的上部产生均布的正压力为G_上，同时第三螺纹段110的过盈侧对螺栓的下部产生均布的正压力为G_下。

如图3所示，随着螺栓和螺母本体1上螺纹孔100的继续旋合，第一螺纹段110和第三螺纹段130通过过盈侧对螺栓的正压力，可以分别得到螺纹本体1对螺栓沿圆周方向的摩擦力F_上和F_下。此时，F_上＝μ·G_上·sinα，F_下＝μ·G_下·sinα，其中，μ为螺纹孔100与螺栓旋合的摩擦系数，α为螺纹孔100上内螺纹以及螺栓上外螺纹的螺旋升角。

由于摩擦力F_上和F_下在圆周方向的方向相同，可以得到摩擦力F_上和F_下形成的阻力矩M，M＝(F_上+F_下)·d/2；其中，d为螺栓或螺纹孔100的公称直径。

由于第一螺纹段110和第三螺纹段130的轴线等距偏心于第二螺纹段120的轴线。一般情况下，可以将F_上和F_下看作相等，即F_上＝F_下＝F，从而M＝F·d。

根据上述得到的阻力矩M将自始至终阻碍螺母本体1产生松动，以实现螺母本体1对螺栓的自锁。

可以理解的是，普通的直螺栓在与普通的螺母进行螺纹连接时，一般是间隙配合。所以，在本申请中螺栓依旧是普通的直螺栓，从而在螺纹孔100与螺栓进行旋合连接时，由于螺纹孔100上对应的各螺纹段的偏心设置，导致了第一螺纹段110和第三螺纹段130的一侧与螺栓进行了过盈配合，而第一螺纹段110和第三螺纹段130的另一侧与螺栓的间隙量变大。

同时，在螺纹孔100与螺栓连接时，螺母本体1对螺栓的正压力的主要影响因素为偏心距e，即偏心距e的值越大，则最后得到的阻力矩M也越大。但是阻力矩M过大，会在旋动螺母本体1的过程中，对螺纹孔100的内螺纹以及螺栓上的外螺纹产生破坏。所以偏心距e的取值要合理。

为了解决上述偏心距e的取值问题，本申请的另一个方面提供了一种定值变形拉力器，如图4至图9所示，其中一个优选的实施例，包括驱动部23、曳引部22和基板21。曳引部22和基板21之间设置有放置腔200，放置腔200用于放置用于生产上述三轴自锁螺母的坯料；驱动部23可以通过设定的定值驱动力以驱使曳引部22沿基板21进行滑动，进而曳引部22 可以驱使坯料发生形变，从而根据坯料的形变量以得到合适的偏心距e的值以用于三轴自锁螺母的生产。

可以理解的是，根据螺纹孔100的尺寸以及相关的参数，可以计算得到螺母本体1对螺栓进行自锁时所需的阻力矩M。然后根据阻力矩M可以反推得到螺纹孔100上各螺纹段由于轴线偏心所产生的正压力的值G。该正压力的值G即为定值变形拉力器中曳引部22拉动坯料进行形变时的曳引力，该曳引力通过换算可以得到驱动部23驱动曳引部22时的驱动力。即在得知正压力G的情况下，驱动部23的驱动力即为定值。

应当理解的是，由于放置腔200用于放置用于生产三轴自锁螺母的坯料，所以放置腔 200的截面形状以及尺寸与三轴自锁螺母适配。

本实施例中，如图5和图6所示，放置腔200包括定位腔2101和曳引腔2201，定位腔2101设置于基板21以用于对坯料的部分轴段进行定位，曳引腔2201设置于曳引部22以用于和坯料的其余轴段进行配合。曳引部22可以和驱动部23进行螺纹连接，以使得通过驱动部23的旋转以驱使曳引部22进行沿基板21的滑动，进而得以通过曳引腔2201拉动坯料进行产生形变。

可以理解的是，若螺纹孔100的结构如上述的方式一，则定位腔2101用于对坯料上对应于下锁紧部13的部位进行定位，同时曳引腔2201用于对坯料上对应于上锁紧部13的部位进行配合，从而通过曳引腔2201驱使上锁紧部11相对于下锁紧部13发生偏折，由于上锁紧部11的刚度要远大于变形节12的刚度，进而上锁紧部11的偏折是由于变形节12的形变产生的。

若螺纹孔100的结构如上述的方式二，则定位腔2101分别用于对坯料上对应于上锁紧部11和下锁紧部13的部位进行定位，同时曳引腔2201用于对坯料上对应于变形节12的部位进行配合，从而通过曳引腔2201可以驱使变形节12进行相对于上锁紧部11和下锁紧部13 的径向偏移。

还可以理解的是，定位腔2101的截面形状与坯料的上下端截面形状适配，一般为正六边形。由于曳引部22是拉动坯料产生偏折的，故曳引腔2201沿偏折方向的尺寸要大于坯料的截面尺寸，以避免曳引腔2201沿偏折方向对坯料产生干涉。同时曳引腔2201用于拉动坯料的一侧的形状与坯料适配，以保证曳引腔2201在拉动时受力均匀。

本实施例中，如图4和图6所示，曳引部22包括拉板221和螺纹杆222，螺纹杆222 垂直固定于拉板221的一侧。曳引腔2201设置于拉板221，拉板221滑动设置于基板21，同时螺纹杆222贯穿基板21一侧设置的通孔2102与驱动部23进行螺纹连接，进而在驱动部23 的螺纹旋合下，拉板221可以沿基板21进行滑动以用于拉动坯料发生形变。

本实施例中，如图5所示，基板21包括相互垂直的支撑板211和竖板212，定位腔2101 设置于支撑板211，通孔2102设置于竖板212。

可以理解的是，若本申请的定值变形拉力器用于测量并生产上述方式一的螺纹孔100 的结构。则如图5所示，支撑板211为一块，且支撑板211与竖板212之间呈L形设置，此时支撑板211水平设置，竖板212竖直设置，拉板221水平设置于支撑板211的上端面，从而当坯料放置于放置腔100内时，坯料的下部与定位腔2101定位配合，坯料的上部在曳引腔2201的配合拉动下产生相对于坯料下部的偏折。

若本申请的定值变形拉力器用于测量并生产上述方式二的螺纹孔100的结构。则支撑板211为两块，从而竖板212垂直设置于两块支撑板211的一侧，以使得两块支撑板211水平平行设置。此时拉板221可以滑动设置于两块支撑板211之间的区域。

本实施例中，如图7所示，驱动部23包括标尺螺母231和手轮232，标尺螺母231与螺纹杆222进行螺纹配合，手轮232固定于标尺螺母231的侧部，以使得通过手轮232来方便对标尺螺母231进行旋合。

本实施例中，如图8所示，手轮232上圆周设置有刻度，同时基板21上固定安装有刻度板24，以使得在坯料发生偏折后，通过刻度板24来读取手轮232上对应的刻度值，从而可以直接得到坯料的形变量。

本申请的定值变形拉力器的具体工作过程如下：

首先，应当理解的是，坯料与三轴自锁螺母的螺母本体1的区别在于坯料未发生偏转，此时坯料内的螺纹孔100为直螺纹段。

(1)将待测量的坯料放置于放置腔100内，旋转手轮232至标尺螺母231的游隙被消除，记录下此时手轮232上刻度正对于刻度板24的刻度值。

(2)根据三轴自锁螺母能够进行自锁的合理阻力矩M的值换算得到驱动部23所需施加的驱动力。

(3)通过向手轮232施加恒定的驱动力以驱动标尺螺母231与螺纹杆222进行螺纹旋合。随着标尺螺母231的不断旋转，螺纹杆222可以驱动拉板221带动坯料产生形变直至手轮 232在定值的驱动力下无法继续转动。

(4)此时记录下手轮232上正对刻度板24的刻度值，将该刻度值与步骤(1)中记录的刻度值相减即可得到坯料的形变量的值为X，X＝2e。

可以理解的是，标尺螺母231与螺纹杆相互配合的螺纹的螺距P要大于两倍的偏心距 e，即P＞X，以使得手轮232通过定值的驱动力，可以在转动角度小于360°的情况下实现对偏心距e的测量。

本申请的其中一个实施例中，如图4和图9所示，放置腔200内还可以放置阻尼块25，以使得通过向放置腔200内放置不同尺寸的阻尼块25以改变放置腔200的空间，进而用于不同尺寸坯料的放置，从而实现定值变形拉力器对不同尺寸的坯料进行形变量的测量。

可以理解的是，如图9所示，放置腔200的轴向投影为正六边形。同时阻力块25的一侧呈120°的V形，以使得将不同宽度的阻尼块25放置于放置腔200内时，阻尼块25的V 形侧与放置腔200的其中一个正对的V形侧之间能够形成适配不同尺寸的坯料的放置腔200。从而通过单个定值变形拉力器可以实现对不同尺寸坯料所需偏心距e的测量，以用于不同尺寸三轴自锁螺母的生产。

以上描述了本申请的基本原理、主要特征和本申请的优点。本行业的技术人员应该了解，本申请不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本申请的原理，在不脱离本申请精神和范围的前提下本申请还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本申请的范围内。本申请要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.三轴自锁螺母，包括螺母本体，其特征在于：所述螺母本体的中部沿轴向设置有螺纹孔；所述螺纹孔包括依次连接的第一螺纹段、第二螺纹段和第三螺纹段；所述第一螺纹段、所述第二螺纹段以及所述第三螺纹段对应的轴线相互偏离。

2.如权利要求1所述的三轴自锁螺母，其特征在于：所述第一螺纹段和所述第三螺纹段对应的轴线沿轴向等距偏离于所述第二螺纹段的轴线。

3.如权利要求1所述的三轴自锁螺母，其特征在于：所述第一螺纹段和所述第三螺纹段对应的轴线相互重合；同时，所述第二螺纹段的轴线偏心于所述第一螺纹段和所述第三螺纹段重合的轴线。

4.如权利要求1-3任一项所述的三轴自锁螺母，其特征在于：所述螺母本体包括依次连接的上锁紧部、变形节和下锁紧部；所述第一螺纹段、所述第二螺纹段和所述第三螺纹段依次设置于所述上锁紧部、所述变形节以及所述下锁紧部；所述螺母本体适于通过所述变形节进行形变，以使得所述第一螺纹段、所述第二螺纹段以及所述第三螺纹段对应的轴线相互偏离。

5.定值变形拉力器，其特征在于，包括：

基板；

曳引部，所述曳引部安装于所述基板；所述曳引部和所述基板之间设置有放置腔；以及

驱动部，所述驱动部适于通过设定的定值驱动力以驱使所述曳引部沿所述基板进行滑动；

其中，所述放置腔用于放置生产如权利要求1-4任一项所述的三轴自锁螺母的坯料；所述曳引部适于通过沿所述基板的滑动以驱使所述坯料发生形变，进而根据所述坯料的形变量以用于所述三轴自锁螺母的生产。

6.如权利要求5所述的定值变形拉力器，其特征在于：所述放置腔包括定位腔和曳引腔，所述定位腔设置于所述基板以用于对所述坯料的部分轴段进行定位，所述曳引腔设置于所述曳引部以用于和所述坯料的其余轴段进行配合；所述曳引部与所述驱动部螺纹连接，以使得通过所述驱动部的旋转以驱使所述曳引部进行沿所述基板的滑动，进而得以通过所述曳引腔拉动所述坯料进行产生形变。

7.如权利要求6所述的定值变形拉力器，其特征在于：所述曳引部包括拉板和螺纹杆，所述曳引腔设置于所述拉板，所述拉板滑动设置于所述基板，所述螺纹杆的一端与所述拉板固定连接，所述螺纹杆的另一端贯穿所述基板一侧的通孔与所述驱动部进行螺纹连接。

8.如权利要求7所述的定值变形拉力器，其特征在于：所述驱动部包括标尺螺母和手轮，所述标尺螺母与所述螺纹杆进行螺纹配合，所述手轮固定于所述标尺螺母的侧部。

9.如权利要求8所述的定值变形拉力器，其特征在于：所述手轮上圆周设置有刻度；所述基板上固定安装有刻度板，以使得通过所述刻度板读取所述手轮上的刻度值，进而直接得到所述坯料的形变量。

10.如权利要求5所述的定值变形拉力器，其特征在于：所述放置腔内还适于放置阻尼块，以使得通过向所述放置腔内放置不同尺寸的所述阻尼块以改变所述放置腔的空间，进而用于不同尺寸所述坯料的放置。

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