WO2019192581A1 - 类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副 - Google Patents

Abstract

一种类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副，包括相互螺纹配合的外螺纹（9）与内螺纹（6），内螺纹（6）是筒状母体（2）内表面双向锥形孔（41）、外螺纹（9）是柱状母体（3）外表面双向圆锥台体（71），完整单元体螺纹包括左侧锥度（95）大于或小于右侧锥度（96）的呈螺旋状中间小两端大的类哑铃状（94）双向锥形体，性能主要取决相互配合螺纹体的圆锥面及锥度大小，内螺纹（6）、外螺纹（9）通过锥孔包容锥体由双向锥形孔（41）与双向圆锥台体（71）组成一节节圆锥副形成螺纹副（10）直至内、外圆锥呈螺旋状圆锥面定径配合或直至定径过盈配合实现螺纹连接功能，解决了现有螺纹自定位和自锁性差等问题。

Description

类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副 技术领域

[0001] 本发明属于设备通用技术领域， 尤其是涉及一种类哑铃状非对称双向锥形螺纹 连接副 （以下简称“双向锥形螺纹连接副”） 。

背景技术

[0002] 螺纹的发明， 对人类社会进步产生深刻影响。 螺纹是最基础工业技术之一， 她 不是具体产品， 是产业关键共性技术， 其技术性能必须要有具体产品作为应用 载体来体现， 各行各业应用广泛。 5见有螺纹技术， 标准化水平高， 技术理论成 熟， 实践应用久远， 用之紧固， 则是紧固螺纹； 用之密封， 则为密封螺纹； 用 之传动， 则成传动螺纹。 根据国家标准的螺纹术语： “螺纹”是指在圆柱或圆锥表 面上， 具有相同牙型、 沿螺旋线连续凸起的牙体； “牙体”是指相邻牙侧间的材料 实体。 这也是全球共识的螺纹定义。

[0003] 现代螺纹始于 1841年英国惠氏螺纹。 按照现代螺纹技术理论， 螺纹自锁基本条 件是： 当量摩擦角不得小于螺旋升角。 这是现代螺纹基于其技术原理—“斜面 原理”对螺纹技术的一种认识， 成为现代螺纹技术的重要理论依据。 最早对斜面 原理进行理论解释的是斯蒂文， 他研究发现斜面上物体平衡的条件与力合成的 平行四边形定律， 1586年他提出了著名的斜面定律： 放在斜面上的一个物体所 受的沿斜面方向的重力与倾角的正弦成正比。 所述的斜面， 是指与水平面成倾 斜的光滑平面， 螺旋是“斜面”的变形， 螺纹就像包裹在圆柱体外的斜面， 斜面越 平缓， 机械利益越大 （见图 A） （杨静珊、 王绣雅， 《螺丝钉的原理探讨》 ， 《 高斯算术研究》 ） 。

[0004] 现代螺纹的“斜面原理”， 是基于斜面定律建立起来的斜面滑块模型 （见图 B）

， 人们认为， 在静载荷和温度变化不大条件下， 当螺纹升角小于等于当量摩擦 角， 螺纹副具备自锁条件。 螺纹升角 （见图 C） 又称为螺纹导程角， 就是在中径 圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角， 该角度影响螺纹自锁 和防松。 当量摩擦角就是把不同的摩擦形式最终转化成最普通的斜面滑块形式 时对应的摩擦角。 通俗讲， 在斜面滑块模型中， 当斜面倾斜到一定角度， 滑块 此时的摩擦力恰好等于重力沿着斜面的分量， 此时物体刚好处于受力平衡状态 ， 此时的斜面倾斜角称为当量摩擦角。

[0005] 美国工程师于上世纪中叶发明了楔形螺纹， 其技术原理仍旧遵循“斜面原理”。

楔形螺纹的发明， 受到“木楔子”启发， 具体说， 楔形螺纹的结构是在三角形螺纹 （俗称普通螺纹） 内螺纹 （即螺母螺纹） 的牙底处有一个与螺纹轴线成 25°〜 30° 夹角的楔形斜面， 工程实际都取 30°楔形斜面。 一直以来， 人们都是从螺纹牙型 角这个技术层面和技术方向去研究和解决螺纹防松脱等问题， 楔形螺纹技术也 不例外， 是斜楔技术的具体运用。

[0006] 现代螺纹的种类和形式较多， 均为牙型螺纹， 这是由其技术原理即斜面原理所 决定的。 具体地， 在圆柱表面形成的螺纹称为圆柱螺纹， 在圆锥表面形成的螺 纹称为圆锥螺纹， 在圆柱或圆锥台体等端面表面形成的螺纹称为平面螺纹； 在 母体外圆表面形成的螺纹称为外螺纹， 在母体内圆孔表面形成的螺纹称为内螺 纹， 在母体端面表面形成的螺纹称为端面螺纹； 旋向与螺纹升角方向符合左手 定则的螺纹称为左旋螺纹， 旋向与螺纹升角方向符合右手定则的螺纹称为右旋 螺纹； 在母体同一截面内只有一条螺旋线的螺纹称为单线螺纹， 有两条螺旋线 的螺纹称为双线螺纹， 有多条螺旋线的螺纹称为多线螺纹。 截面形状为三角形 的螺纹称为三角形螺纹， 截面形状为梯形的螺纹称为梯形螺纹， 截面形状为矩 形的螺纹称为矩形螺纹， 截面形状为锯齿形的螺纹称为锯齿形螺纹。

[0007] 但是， 5见有螺纹存在连接强度低、 自定位能力弱、 自锁性差、 承力值小、 稳定 性差、 兼容性差、 重复使用性差、 高温低温等问题， 典型的是应用现代螺纹技 术的螺栓或螺母普遍存在着容易松动缺陷， 随着设备频繁振动或震动， 引起螺 栓与螺母松动甚至脱落， 严重的容易发生安全事故。

发明概述

技术问题

问题的解决方案

技术解决方案

[0008] 任何技术理论， 都有理论假设背景， 螺纹也不例外。 随着科技进步， 对连接破 坏已非单纯线性载荷更非静态更非室温环境， 存在线性载荷非线性载荷甚至是 二者叠加并由此产生更复杂破坏载荷情况， 应用工况复杂， 基于这样认识， 本 发明的目的是针对上述问题， 提供一种设计合理、 结构简单， 具有良好连接性 育 B、 锁紧性能的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副。

[0009] 为达到上述目的， 本发明采用了下列技术方案： 本类哑铃状非对称双向锥形螺 纹连接副， 是由非对称双向锥形外螺纹与非对称双向锥形内螺纹组成螺纹连接 副使用， 是一种特殊的合成了圆锥副与螺旋运动技术特点的螺纹副技术， 所述 的双向锥形螺纹， 是一种合成了双向锥形体与螺旋结构技术特点的螺纹技术， 所述的双向锥形体是由两个单锥形体组成， 即是由左侧锥度与右侧锥度方向相 向且锥度不同的两个单锥形体双向组成， 所述的双向锥形体呈螺旋状分布于柱 状母体的外表面形成外螺纹和 /或上述的双向锥形体呈螺旋状分布于筒状母体的 内表面形成内螺纹， 无论内螺纹外螺纹， 其完整单元体螺纹是一种呈螺旋状且 中间大两端小包括左侧锥度大于右侧锥度和 /或左侧锥度小于右侧锥度的呈类哑 铃状的非对称特殊双向锥形几何体。

[0010] 本双向锥形螺纹连接副， 所述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹包括左侧锥度大 于右侧锥度和左侧锥度小于右侧锥度两种形式， 其定义可以表达为： “在圆柱或 圆锥表面上， 具有规定左侧锥度和右侧锥度且左侧锥度与右侧锥度的方向相向 且锥度不同的非对称双向锥形孔 （或非对称双向圆锥台体） 、 沿着螺旋线连续 和 /或不连续分布的呈螺旋状中间小两端大的类哑铃状特殊双向锥形几何体。 ”因 制造等方面原因， 非对称双向锥形螺纹的螺头、 螺尾可能是不完整的双向锥形 几何体。 与现代螺纹技术不同， 完整单元体螺纹和 /或不完整单元体螺纹的数量 称谓上， 双向锥形螺纹不再以“牙数”为单位， 而是以“节数”为单位， 即不再称几 牙螺纹， 而称几节螺纹。 这种螺纹数量称谓变化， 是基于技术内涵变化而发生 ， 相互螺纹配合已由现代螺纹内、 外螺纹啮合关系转变为本双向锥形螺纹内、 外螺纹抱合关系。

[0011] 本双向锥形螺纹连接副， 包括呈螺旋状分布于柱状母体外表面的双向圆锥台体 和呈螺旋状分布于筒状母体内表面的双向锥形孔， 即包括相互螺纹配合的外螺 纹与内螺纹， 内螺纹是筒状母体内表面以呈螺旋状双向锥形孔并以“非实体空间” 形态存在、 外螺纹是柱状母体外表面以呈螺旋状双向圆锥台体并以“材料实体”形 态存在， 所述的非实体空间是指能够容纳上述材料实体的空间环境， 内螺纹是 包容件， 外螺纹是被包容件， 螺纹的工作状态是： 内螺纹即双向锥形孔与外螺 纹即双向圆锥台体是一节一节双向锥形几何体包容旋合套接在一起， 内螺纹外 螺纹抱合直至一侧双向承载或左侧右侧同时双向承载或直至定径过盈配合， 两 侧是否同时双向承载与应用领域实际工况有关， 即双向锥形孔一节一节包容抱 合双向圆锥台体， 即内螺纹是一节一节抱合对应外螺纹。

[0012] 所述的螺纹连接副是由呈螺旋状的外锥面与呈螺旋状的内锥面相互配合构成圆 锥副形成螺纹副， 所述的双向锥形螺纹外圆锥体的外锥面与内圆锥体的内锥面 均为双向圆锥面， 当所述的双向锥形螺纹之间组成螺纹连接副， 是以内圆锥面 与外圆锥面的结合面为支承面， 即以圆锥面为支承面， 实现连接技术性能， 螺 纹副自锁性、 自定位性、 重复使用性和抗疲劳性等能力主要取决于构成本类哑 铃状非对称双向锥形螺纹连接副圆锥副的圆锥面及其锥度大小即内、 外螺纹的 圆锥面及其锥度大小， 是一种非牙型螺纹。

[0013] 与现有螺纹斜面原理所表现的分布于斜面上的单向力以及内、 外螺纹是内牙体 与外牙体的啮合关系不同， 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副双向锥形体 无论分布于左侧或右侧任何一侧单锥形体通过圆锥轴线截面是由圆锥体两条素 线双向组成即呈双向状态， 所述的素线是圆锥表面与通过圆锥轴线的平面的交 线， 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副的圆锥原理所表现的是轴心力与反 轴心力， 二者均是由双向力合成， 轴心力与对应的反轴心力对顶， 内螺纹与外 螺纹是抱合关系， 即组成螺纹副是通过内螺纹抱住外螺纹即一节节锥孔 （内圆 锥体） 抱合对应的一节节锥体 （外圆锥体） 直至抱合定径配合实现自定位或直 至定径过盈接触实现自锁， 即通过锥形孔与圆锥台体径向抱合在一起实现内圆 锥体与外圆锥体自锁紧或自定位进而实现螺纹副的自锁紧或自定位， 而非传统 螺纹的内螺纹与外螺纹组成螺纹连接副是通过彼此牙体与牙体之间相互抵靠实 现螺纹连接性能。

[0014] 内螺纹与外螺纹的抱合过程达到一定条件会有一种自锁力， 所述的自锁力是由 内圆锥轴心力与外圆锥反轴心力之间所产生压强生成， 即当内圆锥与外圆锥组 成圆锥副， 内圆锥体的内圆锥面抱合外圆锥体的外圆锥面， 内圆锥面与外圆锥 面紧密接触。 所述的内圆锥轴心力与外圆锥反轴心力是本发明双向锥形螺纹技 术即圆锥副技术所独有的力的概念。

[0015] 内圆锥体以类似轴套的形态存在， 在外来载荷作用下， 内圆锥体生成指向或者 说压向圆锥轴线的轴心力， 所述的轴心力是由一对以圆锥轴线为中心呈镜像分 布且分别垂直于圆锥体两条素线的向心力双向合成， 即轴心力通过圆锥轴线截 面是由以圆锥轴线为中心呈镜像双向分布于圆锥轴线两侧且分别垂直于圆锥体 两条素线且指向或者说压向圆锥轴线共同点的两条向心力组成且当上述的圆锥 体与螺旋结构合成为螺纹并应用于螺纹副则上述的轴心力通过螺纹轴线截面是 由以螺纹轴线为中心呈镜像和 /或近似镜像双向分布于螺纹轴线两侧且分别垂直 于圆锥体两条素线且指向或者说压向螺纹轴线共同点和 /或近似共同点的两条向 心力组成， 所述的轴心力是以轴向并周向的方式密密麻麻地分布于圆锥轴线和 / 或螺纹轴线， 所述的轴心力对应的有一个轴心力角， 组成所述的轴心力的两条 向心力的夹角构成上述的轴心力角， 所述的轴心力角大小取决于圆锥体的锥度 大小即锥角大小。

[0016] 外圆锥体以类似轴的形态存在， 具备较强吸收外来各种载荷能力， 外圆锥体生 成与内圆锥体每一轴心力对顶的反轴心力， 所述的反轴心力是由一对以圆锥轴 线为中心呈镜像分布且分别垂直于圆锥体两条素线的反向心力双向合成， 即反 轴心力通过圆锥轴线截面是由以圆锥轴线为中心呈镜像双向分布于圆锥轴线两 侧且分别垂直于圆锥体两条素线且由圆锥轴线共同点指向或者说压向内圆锥面 的两条反向心力组成且当上述的圆锥体与螺旋结构合成为螺纹并应用于螺纹副 则上述的反轴心力通过螺纹轴线截面是由以螺纹轴线为中心呈镜像和 /或近似镜 像双向分布于螺纹轴线两侧且分别垂直于圆锥体两条素线且由螺纹轴线共同点 和 /或近似共同点指向或者说压向内螺纹圆锥面的两条反向心力组成， 所述的反 轴心力是以轴向并周向的方式密密麻麻地分布于圆锥轴线和 /或螺纹轴线， 所述 的反轴心力对应的有一个反轴心力角， 组成所述的反轴心力的两条反向心力的 夹角构成上述的反轴心力角， 所述的反轴心力角大小取决于圆锥体的锥度大小 即锥角大小。 [0017] 轴心力与反轴心力在圆锥副的内外圆锥有效接触时开始生成， 即圆锥副的内圆 锥体与外圆锥体的有效接触过程始终存在一对对应且相对顶的轴心力与反轴心 力， 所述的轴心力与反轴心力均是以圆锥轴线和 /或螺纹轴线为中心且呈镜像双 向分布的双向力而非单向力， 所述的圆锥轴线与螺纹轴线是重合轴线即是同一 轴线和 /或近似同一轴线， 反轴心力与轴心力是反向共线且当上述的圆锥体与螺 旋结构合成为螺纹并组成螺纹副是反向共线和 /或近似反向共线， 通过内圆锥与 外圆锥的抱合直至过盈则轴心力与反轴心力由此在内圆锥面与外圆锥面的接触 面生成压强并密密麻麻地轴向并周向均匀分布在内外圆锥表面的接触面， 当内 圆锥与外圆锥的抱合运动一直进行直至圆锥副达到过盈配合所生成压强将内圆 锥与外圆锥结合在一起， 即上述的压强已能做到内圆锥体抱合外圆锥体形成类 似整体构造体并在其促成的外力消失后并不会因为上述的类似整体构造体体位 的方向任意变化而在重力作用下导致内外圆锥体相互脱离， 圆锥副产生自锁紧 即螺纹副产生自锁紧， 这种自锁紧性对于除了重力之外的可能导致内外圆锥体 彼此相互脱离的其他外来载荷也有一定限度的抵抗作用， 圆锥副还具有内圆锥 与外圆锥相互配合的自定位性， 但并非任意轴心力角和 /或反轴心力角都能让圆 锥副产生自锁紧和自定位。

[0018] 当轴心力角和 /或反轴心力角小于 180°且大于 127°， 圆锥副具备自锁性， 轴心力 角和 /或反轴心力角无限接近于 180°时， 圆锥副的自锁性最佳， 其轴向承载能力 最弱， 轴心力角和 /或反轴心力角等于和 /或小于 127°且大于 0°， 则圆锥副处于自 锁性弱和 /或不具自锁性区间， 轴心力角和 /或反轴心力角趋向于向无限接近于 0° 方向变化， 则圆锥副的自锁性呈衰减趋势方向变化直至完全不具自锁紧能力， 轴向承载能力呈增强趋势方向变化直至轴向承载能力最强。

[0019] 当轴心力角和 /或反轴心力角小于 180°且大于 127°， 圆锥副处于强自定位状态， 容易达到内外圆锥体强自定位， 轴心力角和 /或反轴心力角无限接近于 180°时， 圆锥副的内外圆锥体自定位能力最强， 轴心力角和 /或反轴心力角等于和 /或小于 127°且大于 0°， 圆锥副处于弱自定位状态， 轴心力角和 /或反轴心力角趋向于向 无限接近于 0°方向变化， 则圆锥副的内外圆锥体相互自定位能力呈衰减趋势方向 变化直至接近完全不具自定位能力。 [0020] 本双向锥形螺纹连接副， 较之申请人此前发明的单锥形体的单向锥形螺纹只能 圆锥面单侧承载的不可逆性单侧双向包容的包容与被包容关系， 双锥形体的双 向锥形螺纹的可逆性左右两侧双向包容， 可以做到圆锥面左侧承载和 /或圆锥面 右侧承载和 /或左侧圆锥面右侧圆锥面分别承载和 /或左侧圆锥面右侧圆锥面双向 同时承载， 更限制锥形孔与圆锥台体之间的无序自由度， 螺旋运动又让非对称 双向锥形螺纹连接副获取了必须的有序自由度， 有效合成了圆锥副与螺纹副技 术特点形成全新螺纹技术。

[0021] 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副在使用时双向锥形螺纹外螺纹的双向圆 锥台体圆锥面与双向锥形螺纹内螺纹的双向锥形孔圆锥面相互配合。

[0022] 组成本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副的圆锥副的双向锥形体即圆锥台体 和 /或锥形孔并非任意锥度或者说任意锥角均可实现螺纹连接副的自锁紧或自定 位， 上述的内、 外圆锥体必须达到一定锥度或者说一定锥角， 非对称双向锥形 螺纹连接副才具备自锁性和自定位性， 所述的锥度包括上述内、 外螺纹体的左 侧锥度和右侧锥度， 上述的左侧锥度对应左侧锥角即第一锥角 ocl、 右侧锥度对 应右侧锥角即第二锥角 oc2, 上述的左侧锥度大于右侧锥度时， 优选地， 0° <第 一锥角 ocl < 53°， 优选地， 第一锥角 ocl取值为 2°〜 40°， 个别特殊领域， 优选地， 所述的 53%第一锥角 al < 180°， 优选地， 第一锥角 al取值为 53°〜 90° ; 优选地， 0° <第二锥角012 < 53°， 优选地， 第二锥角 a2取值为 2°〜 40°。

[0023] 上述的左侧锥度小于右侧锥度时， 优选地， 0° <第一锥角011 < 53°， 优选地， 第一锥角 al取值为 2°〜 40° ; 优选地， 0° á第二锥角 a2 < 53°， 优选地， 第二锥角 al取值为 2°〜 40°， 个别特殊领域， 优选地， 53%第二锥角 a2 < 180°， 优选地， 第二锥角 a2取值为 53°〜 90°。

[0024] 上述的个别特殊领域， 是指自锁性要求低甚至不需要自锁性和 /或自定位性要 求弱和 /或轴向承载力要求高和 /或必须设置防抱死措施的传动连接等等螺纹连接 应用领域。

[0025] 本双向锥形螺纹连接副， 所述的外螺纹设置在柱状母体外表面， 其特征是， 所 述的柱状母体外表面上有呈螺旋状分布的圆锥台体， 包括非对称双向圆锥台体 ， 所述的柱状母体可以是实心或空心， 包括圆柱体和 /或非圆柱体等需要在其外 表面加工螺纹的工件和物体， 所述的外表面包括圆柱表面和圆锥表面等非圆柱 面等外表面几何形状。

[0026] 本双向锥形螺纹连接副， 所述的非对称双向圆锥台体即外螺纹， 其特征是， 是 由具有下底面相同且上顶面相同但锥高不同的两个圆锥台体的上顶面对称并相 向相互接合呈螺旋状而成螺纹且下底面处于双向圆锥台体的两端且形成双向锥 形螺纹时包括分别与相邻双向圆锥台体的下底面相互接合和 /或或将分别与相邻 双向圆锥台体的下底面相互接合呈螺旋状而成螺纹， 所述的外螺纹包括圆锥台 体第一螺旋状圆锥面和圆锥台体第二螺旋状圆锥面和外螺旋线， 形成非对称双 向锥形外螺纹， 在通过螺纹轴线的截面内， 所述的完整单节非对称双向锥形外 螺纹是中间小且两端大的呈类哑铃状的特殊双向锥形几何体， 所述的双向圆锥 台体包括双向圆锥台体圆锥面， 其左侧圆锥面即圆锥台体第一螺旋状圆锥面的 两条素线间的夹角为第一锥角 ocl， 圆锥台体第一螺旋状圆锥面形成左侧锥度且 呈右向分布， 其右侧圆锥面即圆锥台体第二螺旋状圆锥面的两条素线间的夹角 为第二锥角 oc2, 圆锥台体第二螺旋状圆锥面形成右侧锥度且呈左向分布， 所述 的第一锥角 ocl与第二锥角 oc2所对应锥度方向相向， 所述的素线是圆锥表面与通 过圆锥轴线的平面的交线， 所述的双向圆锥台体的圆锥台体第一螺旋状圆锥面 和圆锥台体第二螺旋状圆锥面形成的形状与以重合于柱状母体中轴线具有下底 边相同且上底边相同但直角边不同的两个直角梯形的上底边对称并相向接合的 直角梯形结合体的直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形结合体同时沿 柱状母体中轴线匀速轴向移动而由直角梯形结合体两条斜边形成的回旋体的螺 旋外侧面形状相同， 所述的直角梯形结合体是指具有下底边相同且上底边相同 但直角边不同的两个直角梯形的上底边对称并相向接合且下底边分别处于直角 梯形结合体两端的特殊几何体。

[0027] 本双向锥形螺纹连接副， 所述的内螺纹设置在筒状母体内表面， 其特征是， 所 述的筒状母体内表面上有呈螺旋状分布的锥形孔， 所述的锥形孔包括非对称双 向锥形孔， 所述的筒状母体包括圆筒体和 /或非圆筒体等需要在其内表面加工内 螺纹的工件和物体， 所述的内表面包括圆柱表面和圆锥表面等非圆柱表面等内 表面几何形状。 [0028] 本双向锥形螺纹连接副， 所述的非对称双向锥形孔即内螺纹， 其特征是， 是由 具有下底面相同且上顶面相同但锥高不同的两个锥形孔的上顶面对称并相向相 互接合呈螺旋状而成螺纹且下底面处于双向锥形孔的两端且形成双向锥形螺纹 时包括分别与相邻双向锥形孔的下底面相互接合和 /或或将分别与相邻双向锥形 孔的下底面相互接合呈螺旋状而成螺纹， 所述的内螺纹包括锥形孔第一螺旋状 圆锥面和锥形孔第二螺旋状圆锥面和内螺旋线， 形成非对称双向锥形内螺纹， 在通过螺纹轴线的截面内， 所述的完整单节非对称双向锥形内螺纹是中间小且 两端大的呈类哑铃状的特殊双向锥形几何体， 所述的双向锥形孔包括双向锥形 孔圆锥面， 其左侧圆锥面即锥形孔第一螺旋状圆锥面的两条素线的夹角为第一 锥角 ocl， 锥形孔第一螺旋状圆锥面形成左侧锥度且呈右向分布， 其右侧圆锥面 即锥形孔第二螺旋状圆锥面的两条素线的夹角为第二锥角 oc2, 锥形孔第二螺旋 状圆锥面形成右侧锥度且呈左向分布， 所述的第一锥角 ocl与第二锥角 oc2所对应 锥度方向相向， 所述的素线是圆锥表面与通过圆锥轴线的平面的交线， 所述的 双向锥形孔的锥形孔第一螺旋状圆锥面和锥形孔第二螺旋状圆锥面形成的形状 与以重合于筒状母体中轴线具有下底边相同且上底边相同但直角边不同的两个 直角梯形的上底边对称并相向接合的直角梯形结合体的直角边为回转中心周向 匀速回转且该直角梯形结合体同时沿筒状母体中轴线匀速轴向移动而由直角梯 形结合体两条斜边形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同， 所述的直角梯形结合 体是指具有下底边相同且上底边相同但直角边不同的两个直角梯形的上底边对 称并相向接合且下底边分别处于直角梯形结合体两端的特殊几何体。

[0029] 本双向锥形螺纹连接副， 外螺纹的两个相邻螺旋状圆锥面结合处、 内螺纹的两 个相邻螺旋状圆锥面结合处分别有尖角和 /或非尖角等相连形式， 所述的尖角是 相对非尖角而言， 是指没有特意进行非尖角处理的结构形式。

[0030] 在上述的双向锥形螺纹连接副中， 所述的相连形式是尖角时， 其特征是， 同一 螺旋的双向圆锥台体的圆锥台体第一螺旋状圆锥面与圆锥台体第二螺旋状圆锥 面的结合处之间即外螺纹小径采用内尖角形状结构相连且形成呈螺旋状分布的 外螺旋线， 同一螺旋的双向圆锥台体的圆锥台体第一螺旋状圆锥面与相邻的双 向圆锥台体的圆锥台体第二螺旋状圆锥面的结合处之间和 /或同一螺旋的双向圆 锥台体的圆锥台体第二螺旋状圆锥面与相邻的双向圆锥台体的圆锥台体第一螺 旋状圆锥面的结合处之间即外螺纹大径采用外尖角形状结构相连且形成呈螺旋 状分布的外螺旋线； 同一螺旋的双向锥形孔的锥形孔第一螺旋状圆锥面与锥形 孔第二螺旋状圆锥面的结合处之间即内螺纹小径采用外尖角形状相连且形成呈 螺旋状分布的内螺旋线， 同一螺旋的双向锥形孔的锥形孔第一螺旋状圆锥面与 相邻的双向锥形孔的锥形孔第二螺旋状圆锥面的结合处之间和 /或同一螺旋的双 向锥形孔的锥形孔第二螺旋状圆锥面与相邻的双向锥形孔的锥形孔第一螺旋状 圆锥面的结合处之间即内螺纹大径采用内尖角形状结构相连且形成呈螺旋状分 布的内螺旋线， 螺纹结构更紧凑， 强度更高， 承力值大， 具备良好机械连接、 锁紧、 密封性能， 锥形螺纹加工物理空间更宽敞。

[0031] 在上述的双向锥形螺纹连接副中， 所述的相连形式是非尖角时， 其特征是， 同 一螺旋的双向圆锥台体的圆锥台体第一螺旋状圆锥面与圆锥台体第二螺旋状圆 锥面的结合处之间即外螺纹小径采用非内尖角相连且形成呈螺旋状分布的或凹 槽或圆弧的外螺旋构造， 同一螺旋的双向圆锥台体的圆锥台体第一螺旋状圆锥 面与相邻的双向圆锥台体的圆锥台体第二螺旋状圆锥面的结合处之间和 /或同一 螺旋的双向圆锥台体的圆锥台体第二螺旋状圆锥面与相邻的双向圆锥台体的圆 锥台体第一螺旋状圆锥面的结合处之间即外螺纹大径采用非外尖角相连且形成 呈螺旋状分布的或平顶或圆弧的外螺旋构造， 同一螺旋的双向锥形孔的锥形孔 第一螺旋状圆锥面与锥形孔第二螺旋状圆锥面的结合处之间即内螺纹小径采用 非外尖角相连且形成呈螺旋状分布的或平顶或圆弧的内螺旋构造， 同一螺旋的 双向锥形孔的锥形孔第一螺旋状圆锥面与相邻的双向锥形孔的锥形孔第二螺旋 状圆锥面的结合处之间和 /或同一螺旋的双向锥形孔的锥形孔第二螺旋状圆锥面 与相邻的双向锥形孔的锥形孔第一螺旋状圆锥面的结合处之间即内螺纹大径采 用非内尖角相连且形成呈螺旋状分布的或凹槽或圆弧的内螺旋构造， 所述非内 尖角是指其剖面是或凹槽或圆弧等几何形状， 所述的非外尖角是指其剖面是或 平面或圆弧等几何形状， 可避免内螺纹与外螺纹旋合时产生干涉， 可储油储污 ， 实际应用视情况， 可以是外螺纹小径、 内螺纹大径采取凹槽或圆弧构造处理 ， 而外螺纹大径、 内螺纹小径采取尖角构造处理和 /或外螺纹大径、 内螺纹小径 采取平面或圆弧构造处理， 而外螺纹小径、 内螺纹大径采取尖角构造处理和 /或 外螺纹小径、 内螺纹大径采取凹槽或圆弧构造处理， 而外螺纹大径、 内螺纹小 径采取平面或圆弧构造处理等等。

[0032] 本双向锥形螺纹连接副传动连接时， 通过双向锥形孔与双向圆锥台体的旋合连 接， 双向承载， 双向圆锥台体与双向锥形孔之间必须要有游隙， 内螺纹与外螺 纹之间若有油类等介质润滑， 将容易形成承载油膜， 游隙有利于承载油膜形成 ， 本双向锥形螺纹连接副应用于传动连接相当于一组由一副和 /或数副滑动轴承 组成的滑动轴承副， 即每一节双向锥形内螺纹双向包容相对应一节双向锥形外 螺纹， 构成一副滑动轴承， 组成的滑动轴承数量根据应用工况调整， 即双向锥 形内螺纹与双向锥形外螺纹有效双向接合即有效双向接触抱合的包容与被包容 螺纹节数， 根据应用工况设计， 通过双向锥形孔双向包容双向圆锥台体且径向 、 轴向、 角向、 周向等多方向定位， 优选地， 通过双向锥形孔包容双向圆锥台 体且以径向、 周向的主定位辅之于轴向、 角向的辅助定位进而形成内、 外圆锥 体的多方向定位直至双向锥形孔圆锥面与双向圆锥台体圆锥面抱合实现自定位 或直至定径过盈接触产生自锁， 构成一种特殊的圆锥副与螺纹副的合成技术， 确保锥形螺纹技术尤其是非对称双向锥形螺纹连接副的传动连接精度、 效率和 可靠性。

[0033] 本双向锥形螺纹连接副紧固连接、 密封连接时， 其技术性能是通过双向锥形孔 与双向圆锥台体的旋合连接实现的， 即圆锥台体第一螺旋状圆锥面与锥形孔第 一螺旋状圆锥面定径直至过盈和 /或圆锥台体第二螺旋状圆锥面与锥形孔第二螺 旋状圆锥面定径直至过盈实现的， 根据应用工况， 达到一个方向承载和 /或两个 方向同时分别承载， 即双向圆锥台体与双向锥形孔在螺旋线的引导下内圆锥与 外圆锥内外径定心直至锥形孔第一螺旋状圆锥面与圆锥台体第一螺旋状圆锥面 抱合达到一个方向承载或两个方向同时承载定径配合或直至定径过盈接触和 /或 锥形孔第二螺旋状圆锥面与圆锥台体第二螺旋状圆锥面抱合达到一个方向承载 或两个方向同时承载定径配合或直至定径过盈接触， 通过双向内圆锥包容双向 外圆锥且径向、 轴向、 角向、 周向等多方向定位， 优选地， 通过双向锥形孔包 容双向圆锥台体且以径向、 周向的主定位辅之于轴向、 角向的辅助定位进而形 成内、 外圆锥体的多方向定位直至双向锥形孔圆锥面与双向圆锥台体圆锥面抱 合实现自定位或直至定径过盈接触产生自锁， 构成一种特殊的圆锥副与螺纹副 的合成技术， 从而实现机械机构连接、 锁紧、 防松、 承载、 疲劳和密封等技术 性能。

[0034] 因此， 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副传动精度效率高低、 承力能力大 小、 自锁之锁紧力大小、 防松能力大小、 密封性能好坏等技术性能与圆锥台体 第一螺旋状圆锥面及其形成的左侧锥度即第一锥角 ocl和圆锥台体第二螺旋状圆 锥面及其形成的右侧锥度即第二锥角 oc2和锥形孔第一螺旋状圆锥面及其形成的 左侧锥度即第一锥角 ocl和锥形孔第二螺旋状圆锥面及其形成的右侧锥度即第二 锥角 a2的大小有关， 柱状母体和筒状母体的材料材质摩擦系数、 加工质量、 应 用工况对圆锥配合也有一定影响。

[0035] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的直角梯形结合体匀速 回转一周时所述的直角梯形结合体轴向移动的距离为具有下底边相同且上底边 相同但直角边不同的两个直角梯形的直角边之和的长度的至少一倍。 该结构保 证了圆锥台体第一螺旋状圆锥面和圆锥台体第二螺旋状圆锥面以及锥形孔第一 螺旋状圆锥面和锥形孔第二螺旋状圆锥面具有足够长度， 从而保证双向圆锥台 体圆锥面与双向锥形孔圆锥面配合时具有足够有效接触面积和强度以及螺旋运 动所需要的效率。

[0036] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的直角梯形结合体匀速 回转一周时所述的直角梯形结合体轴向移动的距离等于具有下底边相同且上底 边相同但直角边不同的两个直角梯形的直角边之和的长度。 该结构保证了圆锥 台体第一螺旋状圆锥面和圆锥台体第二螺旋状圆锥面以及锥形孔第一螺旋状圆 锥面和锥形孔第二螺旋状圆锥面具有足够长度， 从而保证双向圆锥台体圆锥面 与双向锥形孔圆锥面配合时具有足够有效接触面积和强度以及螺旋运动所需要 的效率。

[0037] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的圆锥台体第一螺旋状 圆锥面和圆锥台体第二螺旋状圆锥面均为连续螺旋面或非连续螺旋面； 所述的 锥形孔第一螺旋状圆锥面和锥形孔第二螺旋状圆锥面均为连续螺旋面或非连续 螺旋面。 优选地， 这里的圆锥台体第一螺旋状圆锥面和圆锥台体第二螺旋状圆 锥面以及锥形孔第一螺旋状圆锥面和锥形孔第二螺旋状圆锥面均为连续螺旋面

[0038] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述筒状母体连接孔旋入所 述的柱状母体的旋入端时， 有旋入方向要求， 即筒状母体连接孔不能反方向旋 入， 通过所述的内螺纹第一螺旋状圆锥面与外螺纹第一螺旋状圆锥面接触和 /或 过盈配合和 /或所述的内螺纹第二螺旋状圆锥面与外螺纹第二螺旋状圆锥面接触 和 /或过盈配合实现螺纹连接功能。

[0039] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的柱状母体的一端设有 尺寸大于柱状母体外径的头部和 /或所述的柱状母体的一端和 /或两端都设有小于 柱状母体螺杆体的双向锥形外螺纹小径的头部， 所述的连接孔为设于螺母上的 螺纹孔。 即这里的柱状母体与头部连接为螺栓， 没有头部和 /或两端头部小于双 向锥形外螺纹小径的和 /或中间没有螺纹两端各有双向锥形外螺纹的为螺柱， 连 接孔设置在螺母内。

[0040] 与现有的技术相比， 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副的优点在于： 设计 合理， 结构简单， 通过内、 外圆锥同轴内外径定心形成的圆锥副双向承载或定 径直至过盈配合来实现紧固和连接功能， 操作方便， 锁紧力大， 承力值大， 防 松性能良好， 传动效率和精度高， 机械密封效果好， 稳定性好， 能防止连接时 出现松脱现象， 具有自锁和自定位功能。

发明的有益效果

对附图的简要说明

附图说明

[0041] 图 1是本发明提供的实施例一的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹连接副结构示意图。

[0042] 图 2是本发明提供的实施例一的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹外螺纹及外螺纹完整单元体螺纹结构示意图。

[0043] 图 3是本发明提供的实施例一的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹内螺纹及内螺纹完整单元体螺纹结构示意图。 [0044] 图 4是本发明提供的实施例二的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹连接副结构示意图。

[0045] 图 5是本发明提供的实施例三的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹连接副结构示意图。

[0046] 图 6是本发明提供的实施例四的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹连接副结构示意图。

[0047] 图 7是本发明提供的实施例五的类哑铃状 （左侧锥度大于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹连接副结构示意图。

[0048] 图 8是本发明提供的实施例六的类哑铃状 （左侧锥度小于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹连接副结构示意图。

[0049] 图 9是本发明提供的实施例六的类哑铃状 （左侧锥度小于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹外螺纹及外螺纹完整单元体螺纹结构示意图。

[0050] 图 10是本发明提供的实施例六的类哑铃状 （左侧锥度小于右侧锥度） 非对称双 向锥形螺纹内螺纹及内螺纹完整单元体螺纹结构示意图。

[0051] 图 A是本发明背景技术中所涉及的“5见有螺纹技术的螺纹是圆柱或圆锥表面上的 斜面”的图示。

[0052] 图 B是本发明背景技术中所涉及的“5见有螺纹技术原理—斜面原理的斜面滑块 模型”的图示。

[0053] 图 C是本发明背景技术中所涉及的“5见有螺纹技术的螺纹升角”的图示。

[0054] 图中， 锥形螺纹 1、 筒状母体 2、 螺母体 21、 柱状母体 3、 螺杆体 31、 锥形孔 4、 双向锥形孔 41、 双向锥形孔圆锥面 42、 锥形孔第一螺旋状圆锥面 421、 第一锥角 ocl、 锥形孔第二螺旋状圆锥面 422、 第二锥角《2、 内螺旋线 5、 内螺纹 6、 双向锥 形内螺纹凹槽 61、 双向锥形内螺纹平面或圆弧 62、 圆锥台体 7、 双向圆锥台体 71 、 双向圆锥台体圆锥面 72、 圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721、 第一锥角 al、 圆锥 台体第二螺旋状圆锥面 722、 第二锥角《2、 外螺旋线 8、 外螺纹 9、 双向锥形外螺 纹凹槽 91、 双向锥形外螺纹平面或圆弧 92、 类哑铃状 94、 左侧锥度 95、 右侧锥 度 96、 左向分布 97、 右向分布 98、 螺纹连接副和 /或螺纹副 10、 游隙 101、 圆锥轴 线 01、 螺纹轴线 02、 斜面体上的滑块 A、 斜面体 B、 重力 G、 重力沿着斜面分量 G 1、 摩擦力 F、 螺纹升角 q>、 当量摩擦角 P、 传统外螺纹大径 d、 传统外螺纹小径 dl 、 传统外螺纹中径 d2

发明实施例

具体实施方式

[0055] 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

[0056] 实施例一

[0057] 如图 1、 图 2、 图 3所示， 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副， 包括呈螺旋 状分布于柱状母体 3外表面的双向圆锥台体 71和呈螺旋状分布于筒状母体 2内表 面的双向锥形孔 41， 即包括相互螺纹配合的外螺纹 9与内螺纹 6， 内螺纹 6分布的 是呈螺旋状的双向锥形孔 41并以“非实体空间”形态存在、 外螺纹 9分布的是呈螺 旋状的双向圆锥台体 71并已“材料实体”形态存在， 内螺纹 6与外螺纹 9是包容件与 被包容件的关系： 内螺纹 6与外螺纹 9是一节一节双向锥形几何体旋合套接在一 起， 抱合直至过盈配合， 即双向锥形孔 41一节一节包容双向圆锥台体 71， 双向 包容限制锥形孔 4与圆锥台体 7之间的无序自由度， 螺旋运动又让非对称双向锥 形螺纹连接副 10获取了必须的有序自由度， 有效合成了圆锥副与螺纹副技术特 点。

[0058] 本实施例中的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副在使用时双向圆锥台体圆锥 面 72与双向锥形孔圆锥面 42相互配合。

[0059] 本实施例中的双向锥形螺纹连接副的圆锥台体 7和 /或锥形孔 4达到一定锥度， 即组成圆锥副的圆锥体达到一定锥角， 双向锥形螺纹连接副 10才具备自锁性和 自定位性， 所述的锥度包括左侧锥度 95和右侧锥度 96， 上述的左侧锥度 95对应 左侧锥角即第一锥角 al、 右侧锥度 96对应右侧锥角即第二锥角 a2， 当非对称双 向锥形螺纹 1是左侧锥度 95大于右侧锥度 96， 优选地， 0° <第一锥角011 < 53°， 优 选地， 第一锥角 ocl取值为 2°〜 40°， 个别特殊领域， 即或不需要自锁性和 /或自定 位性要求弱和 /或轴向承载力要求高的连接应用领域， 优选地， 所述的 53%第一 锥角 al < 180°， 优选地， 第一锥角 al取值为 53°〜 90° ; 优选地， 0° <第二锥角 a2 < 53°， 优选地， 第二锥角 a2取值为 2°〜 40°。

[0060] 所述的外螺纹 9设置在柱状母体 3外表面， 其特征是， 所述的柱状母体 3有螺杆 体 31， 所述的螺杆体 31外表面上有呈螺旋状分布的圆锥台体 7 , 所述的圆锥台体 7包括非对称双向圆锥台体 71， 所述的非对称双向圆锥台体 71是一种呈类哑铃状 94的特殊双向锥形几何体， 所述的柱状母体 3可以是实心或空心的， 包括圆柱体 、 圆锥体、 管体等。

[0061] 所述的呈类哑铃状 94非对称双向圆锥台体 71， 其特征是， 是由具有下底面相同 且上顶面相同但锥高不同且左侧圆锥台体锥度大于右侧圆锥台体锥度的两个圆 锥台体的上顶面对称并相向相互接合而成且下底面处于双向圆锥台体 71的两端 且形成类哑铃状 94非对称双向锥形螺纹 1时包括分别与相邻双向圆锥台体 71的下 底面相互接合和 /或或将分别与相邻双向圆锥台体 71的下底面相互接合， 所述的 圆锥台体 7外表面有非对称双向圆锥台体圆锥面 72, 所述的外螺纹 9包括圆锥台 体第一螺旋状圆锥面 721和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722和外螺旋线 8， 在通过 螺纹轴线 02的截面内， 所述的完整单节非对称双向锥形外螺纹 9是中间小且两端 大且左侧圆锥台体的锥度大于右侧圆锥台体的锥度的呈类哑铃状 94的特殊双向 锥形几何体， 所述的非对称双向圆锥台体 71的左侧圆锥面即圆锥台体第一螺旋 状圆锥面 721两条素线间的夹角为第一锥角 ocl， 圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721 形成左侧锥度 95对应第一锥角 al且呈右向分布 98， 所述的非对称双向圆锥台体 7 1的右侧圆锥面即圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722两条素线间的夹角为第二锥角 a 2, 圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722形成右侧锥度 96对应第二锥角 oc2且呈左向分 布 97 , 所述的第一锥角 ocl与第二锥角 oc2所对应锥度方向相向， 所述的素线是圆 锥表面与通过圆锥轴线 01的平面的交线， 所述的双向圆锥台体 71的圆锥台体第 一螺旋状圆锥面 721和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722形成的形状与以重合于柱 状母体 3中轴线具有下底边相同且上底边相同但直角边不同的两个直角梯形的上 底边对称并相向接合的直角梯形结合体的直角边为回转中心周向匀速回转且该 直角梯形结合体同时沿柱状母体 3中轴线匀速轴向移动而由直角梯形结合体两条 斜边形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同， 所述的直角梯形结合体是指具有下 底边相同且上底边相同但直角边不同的两个直角梯形的上底边对称并相向接合 且下底边分别处于直角梯形结合体两端的特殊几何体。

[0062] 所述的内螺纹 6设置在筒状母体 2内表面， 其特征是， 所述的筒状母体 2有螺母 体 21， 所述的螺母体 21内表面上有呈螺旋状分布的锥形孔 4, 所述的锥形孔 4包 括非对称双向锥形孔 41， 所述的非对称双向锥形孔 41是一种呈类哑铃状 94的特 殊双向锥形几何体， 所述的筒状母体 2包括圆筒体和 /或非圆筒体等需要在其内表 面加工内螺纹的工件和物体。

[0063] 所述的呈类哑铃状 94非对称双向锥形孔 41， 其特征是， 是由具有下底面相同且 上顶面相同但锥高不同且左侧锥形孔锥度大于右侧锥形孔锥度的两个锥形孔上 顶面对称并相向相互接合而成且下底面处于双向锥形孔 41的两端且形成类哑铃 状 94非对称双向锥形螺纹 1时包括分别与相邻双向锥形孔 41的下底面相互接合和 / 或或将分别与相邻双向锥形孔 41的下底面相互接合， 所述的锥形孔 4包括非对称 双向锥形孔圆锥面 42, 所述的内螺纹 6包括锥形孔第一螺旋状圆锥面 421和锥形 孔第二螺旋状圆锥面 422和内螺旋线 5 , 在通过螺纹轴线 02的截面内， 所述的完 整单节非对称双向锥形内螺纹 6是中间小且两端大且左侧锥形孔锥度大于右侧锥 形孔锥度的呈类哑铃状 94的特殊双向锥形几何体， 所述的双向锥形孔 41左侧圆 锥面即锥形孔第一螺旋状圆锥面 421的两条素线形成的夹角为第一锥角 ocl， 锥形 孔第一螺旋状圆锥面 421形成左侧锥度 95对应第一锥角 ocl且呈右向分布 98 , 所述 的双向锥形孔 41右侧圆锥面即锥形孔第二螺旋状圆锥面 422的两条素线形成的夹 角为第二锥角 oc2, 锥形孔第二螺旋状圆锥面 422形成右侧锥度 96对应第二锥角 oc2 且呈左向分布 97， 所述的第一锥角 al与第二锥角 a2所对应锥度方向相向， 所述 的素线是圆锥表面与通过圆锥轴线 01的平面的交线， 所述的双向锥形孔 41的锥 形孔第一螺旋状圆锥面 421和锥形孔第二螺旋状圆锥面 422形成的形状与以重合 于筒状母体 2中轴线具有下底边相同且上底边相同但直角边不同的两个直角梯形 的上底边对称并相向接合的直角梯形结合体的直角边为回转中心周向匀速回转 且该直角梯形结合体同时沿筒状母体 2中轴线匀速轴向移动而由直角梯形结合体 两条斜边形成的回旋体的螺旋外侧面形状相同， 所述的直角梯形结合体是指具 有下底边相同且上底边相同但直角边不同的两个直角梯形的上底边对称并相向 接合且下底边分别处于直角梯形结合体两端的特殊几何体。

[0064] 本实施例中的双向锥形螺纹连接副， 外螺纹 9相邻螺旋状圆锥面结合处、 内螺 纹 6相邻螺旋状圆锥面结合处采用尖角相连形式， 所述的尖角是相对非尖角而言 ， 是指没有特意进行非尖角处理的结构形式。

[0065] 所述的呈类哑铃状 94的双向圆锥台体 71和双向锥形孔 41， 其特征是， 同一螺旋 的双向圆锥台体 71的圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721与圆锥台体第二螺旋状圆锥 面 722的结合处之间即外螺纹 9小径采用内尖角形状结构相连且形成呈螺旋状分 布的外螺旋线 8 , 同一螺旋的双向圆锥台体 71的圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721 与相邻的双向圆锥台体 71的圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722的结合处之间和 /或同 一螺旋的双向圆锥台体 71的圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722与相邻的双向圆锥台 体 71的圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721的结合处之间即外螺纹 9大径采用外尖角 形状结构相连且形成呈螺旋状分布的外螺旋线 8 ; 同一螺旋的双向锥形孔 41的锥 形孔第一螺旋状圆锥面 421与锥形孔第二螺旋状圆锥面 422的结合处之间即内螺 纹 6小径采用外尖角形状相连且形成呈螺旋状分布的内螺旋线 5 , 同一螺旋的双 向锥形孔 41的锥形孔第一螺旋状圆锥面 421与相邻的双向锥形孔 41的锥形孔第二 螺旋状圆锥面 422的结合处之间和 /或同一螺旋的双向锥形孔 41的锥形孔第二螺旋 状圆锥面 422与相邻的双向锥形孔 41的锥形孔第一螺旋状圆锥面 421的结合处之 间即内螺纹 6大径采用内尖角形状结构相连且形成呈螺旋状分布的内螺旋线 5， 锥形螺纹 1结构更紧凑， 强度更高， 承力值大， 具备良好机械连接、 锁紧、 密封 性能， 加工物理空间更宽敞。

[0066] 本实施例中的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副传动连接时， 通过双向锥形 孔 41与双向圆锥台体 71的旋合连接， 双向承载， 当外螺纹 9与内螺纹 6组成螺纹 副 10, 双向圆锥台体 71与双向锥形孔 41之间必须要有游隙 101， 游隙 101有利于 承载油膜形成， 非对称双向锥形螺纹连接副 10相当于一组由一副滑动轴承和 /或 几副滑动轴承组成的滑动轴承副， 即每一节双向锥形内螺纹 6双向包容相对应一 节的双向锥形外螺纹 9 , 构成一副滑动轴承， 组成的滑动轴承数量根据应用工况 调整， 即双向锥形内螺纹 6与双向锥形外螺纹 9有效接合的包容与被包容螺纹节 数， 根据应用工况设计， 通过双向内圆锥 6包容双向外圆锥 9且径向、 轴向、 角 向、 周向等多方向定位， 确保双向锥形螺纹连接副 10的传动连接的精度、 效率 和可靠性。

[0067] 本实施例中的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副紧固连接、 密封连接时， 其 技术性能是通过双向锥形孔 41与双向圆锥台体 71的旋合连接实现的， 即圆锥台 体第一螺旋状圆锥面 721与锥形孔第一螺旋状圆锥面 421定径直至过盈和 /或圆锥 台体第二螺旋状圆锥面 722与锥形孔第二螺旋状圆锥面 422定径直至过盈实现的 ， 根据应用工况， 达到一个方向承载和 /或两个方向同时分别承载， 即双向圆锥 台体 71与双向锥形孔 41在螺旋线的引导下内圆锥与外圆锥内外径定心直至锥形 孔第一螺旋状圆锥面 421与圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721抱合直至过盈接触和 / 或锥形孔第二螺旋状圆锥面 422与圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722抱合直至过盈 接触， 从而实现机械机构连接、 锁紧、 防松、 承载、 疲劳和密封等技术性能。

[0068] 因此， 本实施例中的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副传动精度、 传动效率 高低、 承力能力大小、 自锁之锁紧力大小、 防松能力大小、 密封性能好坏、 重 复使用性等技术性能与圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721及其形成的左向锥度 95即 第一锥角 ocl和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722及其形成的右向锥度 96即第二锥角 oc2和锥形孔第一螺旋状圆锥面 421及其形成的左向锥度 95即第一锥角 ocl和锥形孔 第二螺旋状圆锥面 422及其形成的右向锥度 96即第二锥角 oc2的大小有关。 柱状母 体 3和筒状母体 2的材料材质摩擦系数、 加工质量、 应用工况对圆锥配合也有一 定影响。

[0069] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的直角梯形结合体匀速 回转一周时所述的直角梯形结合体轴向移动的距离为具有下底边相同且上底边 相同但直角边不同的两个直角梯形的直角边之和的长度的至少一倍。 该结构保 证了圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722以及锥形 孔第一螺旋状圆锥面 421和锥形孔第二螺旋状圆锥面 422具有足够长度， 从而保 证双向圆锥台体圆锥面 72与双向锥形孔圆锥面 42配合时具有足够有效接触面积 和强度及螺旋运动所需要的效率。

[0070] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的直角梯形结合体匀速 回转一周时所述的直角梯形结合体轴向移动的距离等于具有下底边相同且上底 边相同但直角边不同的两个直角梯形的直角边之和的长度。 该结构保证了圆锥 台体第一螺旋状圆锥面 721和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722以及锥形孔第一螺 旋状圆锥面 421和锥形孔第二螺旋状圆锥面 422具有足够长度， 从而保证双向圆 锥台体圆锥面 72与双向锥形孔圆锥面 42配合时具有足够有效接触面积和强度以 及螺旋运动所需要的效率。

[0071] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的圆锥台体第一螺旋状 圆锥面 721和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722均为连续螺旋面或非连续螺旋面； 所述的锥形孔第一螺旋状圆锥面 421和锥形孔第二螺旋状圆锥面 422均为连续螺 旋面或非连续螺旋面。

[0072] 在上述的双向锥形螺纹连接副中， 所述的筒状母体 2连接孔旋入所述的柱状母 体 3的旋入端时， 有旋入方向要求， 不能反方向旋入。

[0073] 在上述的类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副中， 所述的柱状母体 3的一端设 有尺寸大于柱状母体 3外径的头部和 /或所述的柱状母体 3的一端或两端都设有小 于柱状母体 3螺杆体 31的锥形螺纹外螺纹 9小径的头部， 所述的连接孔为设于螺 母体 21上的螺纹孔。 即这里的柱状母体 3与头部连接为螺栓， 没有头部和 /或两端 头部小于双向锥形外螺纹 9小径和 /的或中间没有螺纹两端各有双向锥形外螺纹 9 的为螺柱， 连接孔设置在螺母体 21内。

[0074] 与现有的技术相比， 本类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副的优点在于： 设计 合理， 结构简单， 通过内、 外圆锥形成的圆锥副定径直至过盈配合来实现紧固 和连接功能， 操作方便， 锁紧力大， 承力值大， 防松性能良好， 传动效率和精 度高， 机械密封效果好， 稳定性好， 能防止连接时出现松脱现象， 具有自锁和 自定位功能。

[0075] 实施例二

[0076] 如图 4所示， 本实施例的结构、 原理以及实施步骤与实施例一类似， 不同的地 方在于， 外螺纹 9小径采用凹槽 91相连的外螺旋构造处理， 所述的外螺旋构造是 特殊外螺旋线 8 , 内螺纹 6大径即相邻螺旋状圆锥面结合处采用凹槽 61相连的内 螺旋构造处理， 所述的内螺旋构造是特殊内螺旋线 5 , 可以避免内螺纹 6与外螺 纹 9旋合时产生干涉， 还可以储油储污。

[0077] 实施例三

[0078] 如图 5所示， 本实施例的结构、 原理以及实施步骤与实施例一类似， 不同的地 方在于， 外螺纹 9大径即相邻螺旋状圆锥面结合处采用平面或圆弧 92相连的外螺 旋构造处理， 所述的外螺旋构造是特殊外螺旋线 8 , 内螺纹 6小径采用平面或圆 弧 62相连的内螺旋构造处理， 所述的内螺旋构造是特殊内螺旋线 5， 可避免内螺 纹 6与外螺纹 9旋合时产生干涉， 可储油储污。

[0079] 实施例四

[0080] 如图 6所示， 本实施例的结构、 原理以及实施步骤与实施例一类似， 不同的地 方在于， 外螺纹 9小径采用凹槽 91相连的外螺旋构造处理， 外螺纹 9大径即相邻 螺旋状圆锥面结合处采用平面或圆弧 92相连的外螺旋构造处理， 所述的外螺旋 构造是特殊外螺旋线 8 , 与之组成螺纹副 10的内螺纹 6大径小径均采用尖角相连 ， 可以避开组成螺纹副 10可能存在的 R角， 可以避免内螺纹 6与外螺纹 9旋合时产 生干涉， 还可以储油储污。

[0081] 实施例五

[0082] 如图 7所示， 本实施例的结构、 原理以及实施步骤与实施例一类似， 不同的地 方在于， 内螺纹 6大径即相邻螺旋状圆锥面结合处采用凹槽 61相连的内螺旋构造 处理， 内螺纹 6小径采用平面或圆弧 62相连的内螺旋构造处理， 所述的内螺旋构 造是特殊内螺旋线 5 , 与之组成螺纹副 10的外螺纹 9大径小径均采用尖角相连， 可以避开组成螺纹副 10可能存在的 R角， 可以避免内螺纹 6与外螺纹 9旋合时产生 干涉， 还可以储油储污。

[0083] 实施例六

[0084] 如图 8、 图 9、 图 10所示， 本实施例的结构、 原理以及实施步骤与实施例一、 二 、 三、 四、 五类似， 不同的地方在于， 本实施例中的非对称双向锥形螺纹 1是左 侧锥度 95小于右侧锥度 96 , 优选地， 0° <第一锥角011 < 53°， 优选地， 第一锥角 al取值为 2°〜 40° ; 优选地， 0° <第二锥角012 < 53°， 优选地， 第二锥角 a2取值为 2°〜 40°， 个别特殊领域， 优选地， 53%第二锥角 a2 < 180°， 优选地， 第二锥角 a 2取值为 53°〜 90°。

[0085] 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。 [0086] 尽管本文较多地使用了锥形螺纹 1、 筒状母体 2、 螺母体 21、 柱状母体 3、 螺杆 体 31、 锥形孔 4、 双向锥形孔 41、 双向锥形孔圆锥面 42、 锥形孔第一螺旋状圆锥 面 421、 第一锥角 ocl、 锥形孔第二螺旋状圆锥面 422、 第二锥角 oc2、 内螺旋线 5、 内螺纹 6、 双向锥形内螺纹凹槽 61、 双向锥形内螺纹平面或圆弧 62、 圆锥台体 7 、 双向圆锥台体 71、 双向圆锥台体圆锥面 72、 圆锥台体第一螺旋状圆锥面 721、 第一锥角 ocl、 圆锥台体第二螺旋状圆锥面 722、 第二锥角《2、 外螺旋线 8、 外螺 纹 9、 双向锥形外螺纹凹槽 91、 双向锥形外螺纹平面或圆弧 92、 类哑铃状 94、 左 侧锥度 95、 右侧锥度 96、 左向分布 97、 右向分布 98、 螺纹连接副和 /或螺纹副 10 、 游隙 101、 自锁力、 自锁紧、 自定位、 压强、 圆锥轴线 01、 螺纹轴线 02、 镜像 、 轴套、 轴、 非实体空间、 材料实体、 单锥形体、 双锥形体、 圆锥体、 内圆锥 体、 锥孔、 外圆锥体、 锥体、 圆锥副、 螺旋结构、 螺旋运动、 螺纹体、 完整单 元体螺纹、 轴心力、 轴心力角、 反轴心力、 反轴心力角、 向心力、 反向心力、 反向共线、 内应力、 双向力、 单向力、 滑动轴承、 滑动轴承副等等术语， 但并 不排除使用其它术语的可能性， 使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释 本发明的本质， 把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的

Claims

权利要求书

[权利要求 i] 一种类哑铃状非对称双向锥形螺纹连接副， 包括相互螺纹配合的外螺 纹 （₉） 与内螺纹 （₆） ， 其特征是， 所述的类哑铃状 （94） 非对称双 向锥形螺纹 （1） 其完整单元体螺纹是一种呈螺旋状中间小两端大且 左侧锥度 （95） 大于右侧锥度 （96） 和 /或左侧锥度 （95） 小于右侧 锥度 （96） 的包括双向锥形孔 （41） 和 /或双向圆锥台体 （71） 的类 哑铃状 （94） 非对称双向锥形体， 所述的内螺纹 （6） 螺纹体是筒状 母体 （2） 内表面呈螺旋状双向锥形孔 （41） 并以“非实体空间”形态 存在， 所述的外螺纹 （9） 螺纹体是柱状母体 （3） 外表面呈螺旋状双 向圆锥台体 （71） 并以“材料实体”形态存在， 上述的非对称双向锥形 体的左侧锥面形成左侧锥度 （95） 对应第一锥角 （ocl） 、 右侧锥面形 成右侧锥度 （96） 对应第二锥角 （oc2） ， 左侧锥度 （95） 与右侧锥度 （96） 方向相向且锥度不同， 上述的内螺纹 （6） 与外螺纹 （9） 通过 锥孔包容锥体直至内、 外锥面相互承载， 技术性能主要取决相互配合 螺纹体锥面及锥度大小， 左侧锥度 （95） 大于右侧锥度 （96） ， 优选 地， 0° <第一锥角 （al） < 53°， 0° <第二锥角 （a2） < 53°， 个别特 殊领域， 优选地， 53%第一锥角 （al） < 180° ; 左侧锥度 （95） 小于 右侧锥度 （96） ， 优选地， 0° <第一锥角 （al） < 53°， 0° <第二锥 角 （a2） < 53°， 个别特殊领域， 优选地， 53%第二锥角 （a2） < 18

0° o

[权利要求 2] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 上述的类哑铃状 （94） 双 向锥形内螺纹 （6） 包括双向锥形孔圆锥面 （42） 的左侧圆锥面即锥 形孔第一螺旋状圆锥面 （421） 和右侧圆锥面即锥形孔第二螺旋状圆 锥面 （422） 和内螺旋线 （5） ， 锥形孔第一螺旋状圆锥面 （421） 和 锥形孔第二螺旋状圆锥面 （422） 即双向螺旋状圆锥面形成的形状与 以重合于筒状螺母 （2） 中轴线的具有下底边相同且上底边相同但直 角边不同的两个直角梯形的上底边对称并相向接合的直角梯形结合体 的直角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形结合体同时沿筒状螺 母 （2） 中轴线匀速轴向移动而由直角梯形结合体两条斜边形成的回 旋体的螺旋外侧面形状相同； 上述的类哑铃状 （94） 双向锥形外螺纹 （9） 包括双向圆锥台体圆锥面 （72） 的左侧圆锥面即圆锥台体第一 螺旋状圆锥面 （721） 和右侧圆锥面即圆锥台体第二螺旋状圆锥面 （7 22） 和外螺旋线 （8） ， 圆锥台体第一螺旋状圆锥面 （721） 和圆锥台 体第二螺旋状圆锥面 （722） 即双向螺旋状圆锥面形成的形状与以重 合于柱状母体 （3） 中轴线的具有下底边相同且上底边相同但直角边 不同的两个直角梯形的上底边对称并相向接合的直角梯形结合体的直 角边为回转中心周向匀速回转且该直角梯形结合体同时沿柱状母体 （ 3） 中轴线匀速轴向移动而由直角梯形结合体两条斜边形成的回旋体 的螺旋外侧面形状相同。

[权利要求 3] 根据权利要求 2的螺纹连接副， 其特征是， 上述的直角梯形结合体匀 速回转一周时所述的直角梯形结合体轴向移动的距离为直角梯形结合 体两个直角梯形直角边之和长度的至少一倍。

[权利要求 4] 根据权利要求 2的螺纹连接副， 其特征是， 上述的直角梯形结合体匀 速回转一周时所述的直角梯形结合体轴向移动的距离等于直角梯形结 合体两个直角梯形直角边之和长度。

[权利要求 5] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 锥形孔第一螺旋状圆锥面 （421） 和锥形孔第二螺旋状圆锥面 （422） 和内螺旋线 （5） 均为连 续螺旋面或非连续螺旋面； 圆锥台体第一螺旋状圆锥面 （721） 和圆 锥台体第二螺旋状圆锥面 （722） 和外螺旋线 （8） 均为连续螺旋面或 非连续螺旋面。

[权利要求 6] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 上述的内螺纹 （6） 是由具 有下底面相同且上顶面相同但锥高不同的两个锥形孔 （4） 的上顶面 对称并相向相互接合且下底面处于双向锥形孔 （41） 的两端且形成类 哑铃状 （94） 非对称双向锥形螺纹 （1） 时包括分别与相邻双向锥形 孔 （41） 的下底面相互接合和 /或或将分别与相邻双向锥形孔 （41） 的下底面相互接合呈螺旋状而成类哑铃状 （94） 非对称双向锥形内螺 纹 （6） ， 上述的外螺纹 （9） 是由具有下底面相同且上顶面相同但锥 高不同的两个圆锥台体 （7） 的上顶面对称并相向相互接合且下底面 处于双向圆锥台体 （71） 的两端且形成类哑铃状 （94） 非对称双向锥 形螺纹 （1） 时包括分别与相邻双向圆锥台体 （71） 的下底面相互接 合和 /或或将分别与相邻双向圆锥台体 （71） 的下底面相互接合呈螺 旋状而成类哑铃状 （94） 非对称双向锥形外螺纹 （9） 。

[权利要求 7] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 包括外螺纹 （9） 大径采用 外尖角形状结构、 外螺纹 （9） 小径采用内尖角形状结构、 内螺纹 （6 ） 大径采用内尖角形状、 内螺纹 （6） 小径采用外尖角形状结构和 /或 外螺纹 （9） 小径采取凹槽 （91） 、 内螺纹 （6） 大径采取凹槽 （61） 构造处理、 而外螺纹 （9） 大径、 内螺纹 （6） 小径保持尖角构造和 / 或外螺纹 （9） 大径采取平面或圆弧 （92） 、 内螺纹 （6） 小径采取平 面或圆弧 （62） 构造处理、 而外螺纹 （9） 小径、 内螺纹 （6） 大径保 持尖角构造和 /或外螺纹 （9） 小径采取凹槽 （91） 、 内螺纹 （6） 大 径采取凹槽 （61） 构造处理、 而外螺纹 （9） 大径采取平面或圆弧 （9 2） 、 内螺纹 （6） 小径采取平面或圆弧 （62） 构造处理。

[权利要求 8] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 上述的内螺纹 （6） 与外螺 纹 （9） 组成螺纹副 （10） 是由呈螺旋状双向锥形孔 （41） 与呈螺旋 状双向圆锥台体 （71） 在螺旋线引导下相互定径配合组成一节节圆锥 副形成螺纹副 （10） 且双向圆锥台体 （71） 与双向锥形孔 （41） 之间 有游隙 （101） ， 每一节内螺纹 （6） 包容相对应一节外螺纹 （9） 同 轴定心定径构成一副滑动轴承， 整个螺纹连接副 （10） 由一副或几副 滑动轴承组成， 内螺纹 （6） 与外螺纹 （9） 有效双向接合即有效双向 接触抱合的包容与被包容螺纹节数， 根据应用工况进行设计， 内螺纹 （6） 锥形孔 （4） 双向包容外螺纹 （9） 圆锥台体 （7） 且径向、 周向 、 轴向、 角向等多方向定位， 每一节内螺纹 （6） 与外螺纹 （9） 包括 一侧双向承载和 /或左右两侧双向承载。

[权利要求 9] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 上述的内螺纹 （6） 与外螺 纹 （9） 组成螺纹副 （10） 是由锥形孔第一螺旋状圆锥面 （421） 和锥 形孔第二螺旋状圆锥面 （422） 与相互配合的圆锥台体第一螺旋状圆 锥面 （721） 和圆锥台体第二螺旋状圆锥面 （722） 以接触面为支承面 在螺旋线的引导下内圆锥与外圆锥内外径定心直至双向锥形孔圆锥面 （42） 与双向圆锥台体圆锥面 （72） 抱合达到螺旋状圆锥面一个方向 承载和 /或螺旋状圆锥面两个方向同时承载和 /或直至定径自定位接触 和 /或直至定径过盈接触产生自锁。

[权利要求 10] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 上述的柱状母体 （3） 可以 是实心或空心的， 包括圆柱体和 /或非圆柱体等需要在其外表面加工 双向锥形外螺纹 （9） 的工件和物体， 上述的筒状母体 （2） 包括圆筒 体和 /或非圆筒体等需要在其内表面加工双向锥形内螺纹 （6） 的工件 和物体， 上述的外表面和 /或内表面包括圆柱面和 /或锥面等非圆柱面 等表面几何形状。

[权利要求 11] 根据权利要求 1的螺纹连接副， 其特征是， 上述的内螺纹 （6） 和 /或 外螺纹 （9） 包括单节螺纹体是不完整锥形几何体即单节螺纹体是不 完整单元体螺纹。