等受力内螺纹紧固件制造技术

本实用新型专利技术涉及机械紧固件技术领域，尤其涉及一种能够有效提高螺纹承载能力的等受力内螺纹紧固件，包括内螺纹(5)；所述内螺纹(5)采用具有相同齿高的双向连续梯形台面螺旋齿结构；所述内螺纹(5)中的螺纹中径基准线(3)沿轴线方向自左向右距螺纹外壁圆柱段的厚度l

【技术实现步骤摘要】
等受力内螺纹紧固件


[0001]本技术涉及机械紧固件
，尤其涉及一种能够有效提高螺纹承载能力的等受力内螺纹紧固件。

技术介绍

[0002]在机械研究领域，螺纹连接被广泛使用，值得注意的是，连接好坏直接关系到各类机器在制造、运转以及安装过程中的可靠程度。螺纹连接一般可以分为连接螺纹和传动螺纹，但是长期以来，螺纹在联接过程中，存在诸多的失效因素，其中最主要的失效因素就是螺纹齿的受载不均，针对普通螺纹，人们只局限于在螺旋副旋合长度内部分长度的螺纹来承受载荷，因内螺纹在载荷作用下螺纹相互旋合时存在螺旋线误差，各齿之间的载荷分布不均匀，在受力较大的螺纹齿上会造成局部紧张，从而导致螺纹根部凹槽部分形成很高的应力集中，容易发生断裂，降低螺纹的承载能力和使用寿命。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本技术提供一种结构合理，安全可靠，精度高的等受力内螺纹紧固件，可保证内外螺纹一定的尺寸精度，改变内螺纹的结构，以使得当螺纹齿受力时，通过各齿的受力不同而使旋合长度内全部的螺纹承受载荷，并尽量保证各个螺纹齿受力趋于一致。
[0004]为解决上述技术问题，本技术是这样实现的：
[0005]一种等受力内螺纹紧固件，包括螺纹外壁及内螺纹；所述内螺纹采用具有相同齿高的双向连续梯形台面螺旋齿结构；所述螺纹外壁由依次交替相连的圆台段与圆柱段构成；所述内螺纹中的螺纹中径基准线沿内螺纹轴线方向自左向右距螺纹外壁圆柱段的厚度l
2k
逐渐阶梯式递增。
[0006]进一步地，本技术所述内螺纹中的螺纹中径基准线沿内螺纹轴线方向自左向右距螺纹外壁圆柱段的厚度l
2k
满足如下解析式：
[0007]l
2K
＝l1+l+l
1K
；
[0008]其中：
[0009][0010][0011]上式中：
[0012]E为紧固件内螺纹材料的弹性模量；
[0013]J2为紧固件内螺纹结构的惯性矩；
[0014]F为紧固件内螺纹所受载荷；
[0015]l1为紧固件内螺纹的基本牙型部分长度；
[0016]l
1K
为紧固件内螺纹各齿因受力而增加的外壁厚度；
[0017]l为紧固件内螺纹普通内螺纹外壁厚度；
[0018]ΔS
K
为紧固件内螺纹螺旋线误差；K＝1,2,3,4....n；
[0019]α1为紧固件内螺纹牙型半角；
[0020]l
2K
为紧固件内螺纹中径基准线距螺纹外壁的厚度。
[0021]进一步地，本技术所述螺纹外壁圆台段的阶梯仰角β满足如下表达式：
[0022]M＝y/tanβ
[0023]式中：
[0024]M为螺纹外壁圆台段侧壁连接线在水平轴方向上的投影，与齿顶长度相同；
[0025]β为螺纹外壁圆台段侧壁连接线与水平轴方向上的夹角，即阶梯仰角；
[0026]y为螺纹外壁圆台段侧壁连接线在纵轴方向上的投影。
[0027]进一步地，本技术所述内螺纹的牙型角α为55
°
；内螺纹大径D为180mm；内螺纹中径d1为176mm；内螺纹小径d为168mm。
[0028]本技术通过对普通螺纹进行受力变形分析，得出任意一点的受力变形；根据已知螺纹受载情况和限定的螺旋线误差，确定螺纹的结构；将螺纹结构进行受力分析，计算每个螺纹中径基准线距螺纹外壁的距离。
[0029]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0030](1)本技术设计的内螺纹在螺纹联接时，承担了全部的变形量，保证了内螺纹各齿全部受载，与传统的螺纹联接相比，联接强度有显著提高；
[0031](2)本技术内螺纹结构在机械加工时，主要是对螺纹外壁部分进行加工，内螺纹复杂的齿结构相比更易加工；
[0032](3)本技术与原有螺纹结构相比，其使用更加广泛，更加安全可靠，可在多种工作环境中应用。
附图说明
[0033]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。本技术的保护范围不仅局限于下列内容的表述。
[0034]图1为本技术等受力内螺纹的结构图；
[0035]图2为本技术等受力内螺纹对应图1位置各参数标注图；
[0036]图3为本技术螺纹齿沿下排方向受力局部放大图；
[0037]图4为本技术螺纹齿局部放大图；
[0038]图5为本技术等受力内螺纹结构的三维图；
[0039]图6为本技术等受力内螺纹结构三维剖面图；
[0040]图7为本技术等受力内螺纹结构位移云图效果图；
[0041]图8为本技术等受力内螺纹结构应力云图效果图。
[0042]图中：1、螺纹齿；2、螺纹外壁；3、螺纹中径基准线；4、中轴线；5、内螺纹；6、齿根；7、齿顶。
具体实施方式
[0043]如图所示，等受力内螺纹紧固件，包括螺纹外壁2及内螺纹5；所述内螺纹5采用具有相同齿高的双向连续梯形台面螺旋齿结构；所述螺纹外壁2由依次交替相连的圆台段与圆柱段构成；所述内螺纹5中的螺纹中径基准线3沿内螺纹轴线方向自左向右距螺纹外壁2圆柱段的厚度l
2k
逐渐阶梯式递增。
[0044]本技术所述内螺纹5中的螺纹中径基准线3沿内螺纹轴线方向自左向右距螺纹外壁2圆柱段的厚度l
2k
满足如下解析式：
[0045]l
2K
＝l1+l+l
1K
；
[0046]其中：
[0047][0048][0049]上式中：
[0050]E为紧固件内螺纹材料的弹性模量；
[0051]J2为紧固件内螺纹结构的惯性矩；
[0052]F为紧固件内螺纹所受载荷；
[0053]l1为紧固件内螺纹的基本牙型部分长度；其底部起始点为螺纹中径基准线3；其顶部起始点为齿顶7；
[0054]l
1K
为紧固件内螺纹各齿因受力而增加的外壁厚度；其顶部起始点为的螺纹外壁的圆柱段；其底部起始点为普通内螺纹虚拟外壁；
[0055]l为紧固件内螺纹普通内螺纹外壁厚度；其底部起始点为齿顶7；其顶部起始点为普通内螺纹虚拟外壁；
[0056]ΔS
K
为紧固件内螺纹螺旋线误差；K＝1,2,3,4....n；
[0057]α1为紧固件内螺纹牙型半角；
[0058]l
2K
为紧固件内螺纹中径基准线距螺纹外壁的厚度；其底部起始点为螺纹中径基准线3，其顶部起始点为螺纹外壁的圆柱段；
[0059]本技术所述内螺纹5的梯形仰角α为55
°
；内螺纹大径D为180mm；内螺纹中径d1为176mm；内螺纹小径d为168mm。牙型角α＝2α1。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等受力内螺纹紧固件，其特征在于，包括螺纹外壁(2)及内螺纹(5)；所述内螺纹(5)采用具有相同齿高的双向连续梯形台面螺旋齿结构；所述螺纹外壁(2)由依次交替相连的圆台段与圆柱段构成；所述内螺纹(5)中的螺纹中径基准线(3)沿内螺纹轴线方向自左向右距螺纹外壁(2)圆柱段的厚度l
2k
逐渐阶梯式递增。2.根据权利要求1所述等受力内螺纹紧固件，其特征在于：所述内螺纹(5)中的螺纹中径基准线(3)沿内螺纹轴线方向自左向右距螺纹外壁(2)圆柱段的厚度l
2k
满足如下解析式：l
2K
＝l1+l+l
1K
；其中：其中：上式中：E为紧固件内螺纹材料的弹性模量；J2为紧固件内螺纹结构的惯性矩；F为紧固件内螺纹所受载荷；l1为紧固件内螺纹的基本牙型部分长度；l
1K
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀珩，赵锦程，巴鹏，巴和平，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：新型
国别省市：