一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法技术

本发明专利技术提供了一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法，通过建立内外螺纹及螺杆受力分析模型，对内外螺纹牙及螺杆进行受力分析，然后根据外螺纹杆部的屈服极限得出内螺纹小径D1的力学模型数学表达式：D

【技术实现步骤摘要】
一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法


[0001]本专利技术涉及一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法。

技术介绍

[0002]冷挤压内螺纹牙形一般都会有凹陷不饱满现象，不饱满有凹陷的牙形可能会影响螺纹的连接强度，现在通常在加工时尽量提高内螺纹的牙高率，以保证内螺纹的连接强度，如CN115625281A公开的一种冷挤压内螺纹工艺提高牙高率的方法，通过多次挤压引起的弹性回弹,弹性回弹恢复的体积弥补了牙型凹陷体积,提高了牙高率；并通过微小增加预留孔直径使多次挤压过程中丝锥受到的扭矩减小，增加丝锥的使用寿命，但其多次挤压大大增加了加工周期，降低了加工效率，导致加工成本增加；并且在加工新一批次的内螺纹前，需要对新产品进行试加工，并对样品进行检查，而现有的检查方式通常是使用通、止规进行检验，并通过测量螺纹的中径来检测螺纹强度。如CN110567423B公开了一种大螺距锥形内螺纹检测装置及方法，通过使用螺纹检测组件分三次不同螺纹段处螺纹规张开距离与纵向变化，将测量数据传输给计算组件，计算组件对测量数据进行处理和演算，得到螺纹锥度、指定点螺纹中径以及螺距，但螺纹中径大小并不能排出内螺纹凹陷时的缺陷，当螺纹凹陷过深时通止规无法和螺纹中径的测量并不能保证螺纹的连接强度。若切削形成的内螺纹，也需要通止检测后小径D1进行检测，可以提高螺纹连接强度。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法。
[0004]本专利技术通过以下技术方案得以实现。
[0005]本专利技术提供的一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法，其步骤为：
[0006]S1、建立内外螺纹及杆部受力分析模型，确定是切应力导致内外螺纹失效；
[0007]S2、建立切应力最大值模型；
[0008]S3、根据螺杆正应力与螺栓外螺纹切应力强度联接方程τ，对切应力最大值模型进行校核；
[0009]S4、在切应力为最大值时，建立螺纹啮合深度模型；
[0010]S5、根据外螺纹杆部屈服极限的校核条件得出内螺纹小径D1的力学模型：D
1实
≤D
‑
0.7578P；
[0011]S6、建立内螺纹小径实际值D
1实
和标准值D1的关系模型；
[0012]S7、建立螺栓杆部与螺栓外螺纹失效方式的判断不等式方程
[0013]切应力最大值建立过程为：
[0014]a、建立螺纹环形剪切力学模型：
[0015]b、利用进行校核,螺母厚度≥0.8D,
[0016]式中：Fs：单个螺纹受到的剪切力，b：螺纹长度，h：螺纹厚度，σ
杆
：螺栓螺杆受到的正应力，A
杆
：螺栓螺杆应力面积,τ
max
：切应力最大值。σ
s
：材料屈服极限。
[0017]在切应力为最大值时，设内螺纹和外螺纹啮合深度为χ，求χ的值：
[0018]保证切应力小于螺栓的屈服强度
[0019][0020]σ
s
＝F/A
杆，
[0021][0022][0023]把(2)代入(1)
[0024][0025]A
纹
≥A
杆
，
[0026][0027]当τ取最大值时，A
纹
＝A
杆
，
[0028]设b＝(d
‑
2χ)π(0≤χ≤0.54125P)，h＝0.125P+1.1547χ，并带入(3)；
[0029]A
纹
＝(d
‑
2x)π(0.125P+1.1547x)
×
0.48114Z，
[0030]＝0.48114π[0.125dP+(1.1547d
‑
0.25P)x
‑
2.3094x2]Z，
[0031]按GB/T3098.2《紧固件机械性能螺母》标准令Z＝0.8d/P
[0032]A
纹
＝
[0033]0.48114π[0.125dp+(1.1547d
‑
0.25P)x
‑
2.3094x2]Z＝
[0034]π[0.048125d2+(0.4446d2/P
‑
0.09625d)x
‑
0.8891x2d/P]，
[0035]根据HB6443《螺母通用规范》航空标准、GB/T3098.1《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》得到：螺柱》得到：
[0036]令A
纹
＝A
杆
，
[0037]△
A＝A
杆
‑
A
纹
＝
[0038]π[0.25d2‑
0.6134dP+0.3763P2‑
0.048125d2－(0.4446d2/P
‑
[0039]0.09625d)x+0.8891x2d/P]＝0，
[0040]当d＝6P，
[0041]5.335x2‑
(16.006P
‑
0.5775P)x+7.272P2‑
3.6804P2[0042]+0.3763P2＝0
[0043]解得：x1＝0.285P,x2＝2.6P,由于x2>0.54125P，所以舍弃x2，最后解得x＝0.285P；
[0044]当d＝9P，
[0045]解得：x1＝0.347P,x2＝4.046P,由于x2>0.54125P，所以舍弃x2，最后解得x＝0.347P；
[0046]当d＝6P时，x＝0.285P，A
杆
＝A
纹
；
[0047]当d＝9P时，x＝0.347P，A
杆
＝A
纹
，考虑螺栓生产制造公差，强度安全系数，当过扭时提高螺杆断裂的概率，所以x需大于3/8H，
[0048]取：x＝3/8H+0.5/8H＝3.5/8H＝0.3789P；
[0049]H：螺纹原始三角形高度，A
纹
为螺栓外螺纹等效剪切应力面积，A
杆
螺栓螺杆应力面积，d外螺纹公称直径，P螺距，Z螺母与螺栓啮合圈数，d1螺栓螺纹小径基本尺寸，d3螺栓最大小径。
[0050]对x＝0.3789P进行验证：
[0051]A
纹
＝π[0.048125d2+(0.4446d2/P
‑
0.09625d)x
‑
[0052]0.8891x2d/P]，
[0053]＝π(0.2166d2‑
0.1641dP)；
[0054][0055]ΔA＝A
纹
‑
A
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法，其步骤为：S1、建立内外螺纹及杆部受力分析模型，确定是切应力导致内外螺纹失效。S2、建立切应力最大值模型；S3、根据螺杆正应力与螺栓外螺纹切应力强度联接方程τ
纹
，对切应力最大值进行校核；S4、在切应力为最大值时，建立螺纹啮合深度模型；S5、根据外螺纹杆部屈服极限的校核条件得出内螺纹小径D1的力学模型：D
1实
≤D
‑
0.7578P；S6、建立内螺纹小径实际值D
1实
和标准值D1的关系模型；S7、建立螺栓杆部与螺栓外螺纹失效方式的判断不等式方程2.如权利要求1所述的基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法，其特征在于：切应力最大值建立过程为：a、建立螺纹环形剪切力学模型：b、利用进行校核,螺母厚度≥0.8D,式中：Fs：单个螺纹受到的剪切力，b：螺纹长度，h：螺纹厚度，σ
杆
：螺栓螺杆受到的正应力，A
杆
：螺栓螺杆应力面积,τ
max
：切应力最大值；σ
s
：材料屈服极限。3.如权利要求1所述的基于强度关系的内螺纹小径力学模型建立方法，其特征在于：在切应力为最大值时，设内螺纹和外螺纹啮合深度为χ，求χ的值：保证切应力小于螺栓的屈服强度保证切应力小于螺栓的屈服强度σ
s
＝F/A
杆
，，把(2)代入(1)A
纹
≥A
杆
，当τ取最大值时，A
纹
＝A
杆
，设b＝(d
‑
2χ)π(0≤χ≤0.54125P)，h＝0.125P+1.1547χ，并带入(3)；A
纹
＝(d
‑
2x)π(0.125P+1.1547x)
×
0.48114Z，＝0.48114π[0.125dP+(1.1547d
‑
0.25P)x
‑
2.3094x2]Z，
按GB/T3098.2《紧固件机械性能螺母》标准令Z＝0.8d/P根据HB6443《螺母通用规范》航空标准、GB/T3098.1《紧固件机械性能螺栓、螺钉和螺柱》得到：柱》得到：令A
纹
＝A
杆
，当d＝6P，5.335x2‑
(16.006P
‑
0.5775P)x+7.272P2‑
3.6804P2+0.3763P2＝0解得：x1＝0.285P,x2＝2.6P,由于x2>0.54125P，所以舍弃x2，最后解得x＝0.285P；当d＝9P，解得：x1＝0.347P,x2＝4.046P,由于x2>0.54...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭展里，
申请(专利权)人：贵阳锐鑫机械加工有限公司，
类型：发明
国别省市：