类橄榄状非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构制造技术

本发明专利技术属于设备通用技术领域，涉及一种类橄榄状非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构，解决了现有螺纹自定位和自锁性差等问题，其特征是，内螺纹（6）是筒状母体（2）内表面双向锥形孔（41）（非实体空间）、外螺纹（9）是柱状母体（3）外表面双向圆锥台体（71）（材料实体），完整单元体螺纹均是左侧锥度（95）大于和/或小于右侧锥度（96）的呈螺旋状中间大且两端小的类橄榄状（93）双向锥形体，性能主要取决螺纹体圆锥面及锥度大小，优点是：内、外螺纹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定径过盈实现螺纹连接功能。

Bolt-nut connection structure of olive-like asymmetric bidirectional tapered threads

【技术实现步骤摘要】
类橄榄状非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构
本专利技术属于设备通用
，尤其是涉及一种类橄榄状非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构（以下简称“双向锥形螺纹的螺栓与螺母”）。
技术介绍
螺纹的专利技术，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。现有螺纹技术，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。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14)(杨静珊、王绣雅，《螺丝钉的原理探讨》，《高斯算术研究》)。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15)，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16)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。美国工程师于上世纪中叶专利技术了楔形螺纹，其技术原理仍旧遵循“斜面原理”。楔形螺纹的专利技术，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。但是，现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。
技术实现思路
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，本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，具有良好连接性能、锁紧性能的双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本双向锥形螺纹的螺栓与螺母，是由非对称双向锥形螺纹内螺纹与非对称双向锥形螺纹外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反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橄榄状的非对称特殊双向锥形几何体。本双向锥形螺纹的螺栓与螺母，所述的类橄榄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反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大两端小的类橄榄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。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。本双向锥形螺纹的螺栓与螺母，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，内螺纹以呈螺旋状双向锥形孔并以“非实体空间”形态存在、外螺纹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：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。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双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构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。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，本双向锥形螺纹的螺栓与螺母，螺纹体即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，本双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构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。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专利技术双向锥形螺纹技术即圆锥副技术所独有的力的概念。内圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类橄榄状非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构，包括相互螺纹配合的外螺纹（9）与内螺纹（6），其特征是，所述的类橄榄状（93）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大两端小且左侧锥度（95）与右侧锥度（96）不同的包括双向锥形孔（41）和/或双向圆锥台体（71）的类橄榄状（93）非对称双向锥形体，包括左侧锥度（95）大于右侧锥度（96）和左侧锥度（95）小于右侧锥度（96）两种锥度结构形式，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（α1）、右侧锥面形成右侧锥度（96）对应第二锥角（α2），左侧锥度（95）与右侧锥度（96）方向相反且锥度不同，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（α1）＜53°，0°＜第二锥角（α2）＜53°，个别特殊领域，优选地，53°≤第一锥角（α1）＜180°；左侧锥度（95）小于右侧锥度（96），优选地，0°＜第一锥角（α1）＜53°，0°＜第二锥角（α2）＜53°，个别特殊领域，优选地，53°≤第二锥角（α2）＜180°。...

【技术特征摘要】
2018.04.07 CN 20181030310711.一种类橄榄状非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构，包括相互螺纹配合的外螺纹（9）与内螺纹（6），其特征是，所述的类橄榄状（93）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大两端小且左侧锥度（95）与右侧锥度（96）不同的包括双向锥形孔（41）和/或双向圆锥台体（71）的类橄榄状（93）非对称双向锥形体，包括左侧锥度（95）大于右侧锥度（96）和左侧锥度（95）小于右侧锥度（96）两种锥度结构形式，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（α1）、右侧锥面形成右侧锥度（96）对应第二锥角（α2），左侧锥度（95）与右侧锥度（96）方向相反且锥度不同，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（α1）＜53°，0°＜第二锥角（α2）＜53°，个别特殊领域，优选地，53°≤第一锥角（α1）＜180°；左侧锥度（95）小于右侧锥度（96），优选地，0°＜第一锥角（α1）＜53°，0°＜第二锥角（α2）＜53°，个别特殊领域，优选地，53°≤第二锥角（α2）＜180°。2.根据权利要求1的连接结构，其特征是，上述的类橄榄状（93）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母体（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下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；上述的类橄榄状（93）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（722）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下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。3.根据权利要求2的连接结构，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。4.根据权利要求2的连接结构，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的长度。5.根据权利要求1或2的连接结构，其特征是，上述的双向锥形体的左侧锥面和右侧锥面即锥形孔第一螺旋状圆锥面（421）和锥形孔第二螺旋状...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：玉环胜友工具有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33