【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种非等距螺纹连接副，属于非标紧固件领域。
技术介绍
1、螺栓连接结构(包括螺栓和螺母)是较为常用的连接方式，广泛的应用于机械和建筑领域，目前传统螺纹连接副的内、外螺纹的螺距相等且为定值p，在螺纹连接副承受载荷时，外螺纹承受拉力伸长，内螺纹承受压力压缩，靠近支撑面(以螺栓和螺母为例，支撑面为螺母的用于压紧被连接件的端面，也即支撑面为内、外螺纹旋合区域的终止位置处的端面，相反的另一端面为起始位置处的端面)处的外螺纹伸长量变大，远离支撑面的外螺纹伸长量小，这就造成螺纹连接副的轴向载荷主要由靠近支撑面的前三扣螺纹承担，使前三圈螺纹出现显著的应力集中现象。
2、对此，申请公布号为cn101796312a的中国专利技术专利申请公开了一种具有可变间隙的螺纹连接，包括螺距不等的内螺纹和外螺纹，其中外螺纹的螺距为恒定螺距(即外螺纹为等距螺纹)，内螺纹的螺距为渐变螺距(即内螺纹为渐变螺距螺纹)，且内螺纹的螺距大于外螺纹的螺距，内、外螺纹的螺距差沿着轴线方向成凹函数变化，在使用时支撑面(对应对比文件中图9所示锥形体编号为1)处的内、外螺纹螺距差最小，该技术方案通过增大远离支撑面处内、外螺纹的间隙，增大远离支撑面处螺纹的承载力，降低靠近支撑面处螺纹的承载力，从而在一定程度上提升各圈螺纹的应力均匀性。
3、然而，由于对比文件中未给出具体实施例，申请人根据其内、外螺纹的螺距差变化趋势设计了如表1所示的具体螺纹参数，其中假定外螺纹的螺距p为4mm，则任意n'圈数的外螺纹长度l1＝n'p＝4n'，任意n'圈数的内螺纹长度
4、表1对比文件cn101796312a中具体螺纹参数
5、
6、申请人据此模拟了对比文件中螺纹连接副在一定轴向载荷作用下的应力云图，如图1所示，图中由上到下螺纹圈数n'逐渐增大，起始位置附近内、外螺纹螺距差大于外螺纹受力而产生的伸长量，外螺纹在起始位置处存在较大的应力集中，并且在内、外螺纹配合使用中间位置处，内、外螺纹未发生咬合，内、外螺纹应力有所降低，随着内螺纹螺距的逐渐减小，内螺纹与外螺纹重新接触并咬合，并在终止位置处产生较大的应力集中，由此可知从起始位置到终止位置，内、外螺纹螺距差逐渐变小的方案并不能得到完美的应力均匀性。因此，上述技术方案仍有很大的改善空间。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种非等距螺纹连接副，以解决现有螺纹连接副的应力均匀性有待改善的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术中的非等距螺纹连接副采用如下技术方案：
3、一种非等距螺纹连接副，包括内螺纹和外螺纹，内螺纹和外螺纹的其中一个为恒定螺距螺纹，另外一个为渐变螺距螺纹，内螺纹螺距大于外螺纹螺距，从内、外螺纹旋合区域的起始位置开始，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加逐渐增大。
4、上述技术方案的有益效果在于：本专利技术提出一种改进型的非等距螺纹连接副，其中从内、外螺纹旋合区域的起始位置开始，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加逐渐增大，与现有技术中螺距差从起始位置到终止位置逐渐减小而言，本专利技术中螺距差的变化趋势与之截然不同，经分析验证，本专利技术的非等距螺纹连接副的应力均匀性更好。
5、进一步地，定义n为内、外螺纹旋合区域的总圈数，n'为以内、外螺纹旋合区域的起始位置为起点的任意圈数，则在1≤n'≤n范围内，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加，螺距差增大的趋势逐渐变小。
6、上述技术方案的有益效果在于：经分析验证，这种变化趋势下的应力均匀性更好。
7、进一步地，定义恒定螺距螺纹的螺距为p，则任意n'圈数的恒定螺距螺纹的长度为l1＝n′p，任意n'圈数的渐变螺距螺纹的长度为l2＝n′p±l，|l2-l1|＝l，其中l为渐变螺距螺纹的长度调整量，l＜llim＝0.025p·n′。
8、上述技术方案的有益效果在于：在满足螺纹连接副正常使用工况的条件下，设计了渐变螺距螺纹的长度调整量l的上限，便于螺纹的加工制造。
9、进一步地，内螺纹为渐变螺距螺纹，且以基础螺纹牙型为基础通过调整螺距得到，调整时保持基础螺纹牙型不变，在内螺纹牙底处增加过渡结构，过渡结构的宽度为渐变螺距螺纹的螺距调整量δp，δp即为内、外螺纹的螺距差，δp＝∑δl，其中：∑δl为相互配合的一圈外螺纹的总伸长量和内螺纹的总压缩量之和。
10、上述技术方案的有益效果在于：以一圈外螺纹的总伸长量和内螺纹的总压缩量之和来表征螺距调整量δp，为后续的螺纹设计建立了理论研究基础。
11、进一步地，计算δp的过程包括以下内容：
12、(一)将内、外螺纹旋合区域的外螺纹简化成等效受力圆柱体，根据胡克定律以及等效受力圆柱体的外圆柱面的伸长量小于等效受力圆柱体的平均伸长量，求出以起始位置为起点任意n'圈数外螺纹的总伸长量其中：k1为定值且0＜k1＜1；p为外螺纹螺距；ew为外螺纹材料的弹性模量；a1为螺纹的应力截面积；为等效受力圆柱体任意n'圈数位置微小外圆柱面处载荷的合力，n为等效受力圆柱体在终止位置截面处承受的轴向载荷，轴向载荷n的方向由起始位置截面指向终止位置截面；
13、(二)将内、外螺纹旋合区域的内螺纹简化成等效受力空心圆柱体，根据胡克定律以及等效受力空心圆柱体的内圆柱面的压缩量大于等效受力空心圆柱体的平均压缩量，求出以起始位置为起点任意n'圈数内螺纹的总压缩量其中：k2为定值且k2＞1；en为内螺纹材料的弹性模量；a2为等效受力空心圆柱体的截面积；f2(n')为等效受力空心圆柱体任意n'圈数位置微小内圆柱面处载荷的合力，fn为等效受力空心圆柱体在终止位置截面处承受的轴向载荷，轴向载荷fn的方向由终止位置截面指向起始位置截面；
14、(三)以起始位置为起点任意n'圈数处内螺纹作用在外螺纹牙上的轴向力为f(n')，由等效受力圆柱体和等效受力空心圆柱体简化方式即力学关系可知f(n′)＝f1(n′)＝f2(n′)，因此则有：
15、因此，以起始位置为起点n'圈渐变螺距螺纹的长度调整量l为外螺纹的总伸长量lw与内螺纹的总压缩量ln之和，即：
16、(四)当1＜n'≤n时，渐变螺距螺纹的螺距调整量δp为一圈螺纹长度内的螺纹变化量δl之和，即：当n'≤1时，渐变螺距螺纹的螺距调整量δp为不足一圈螺纹长度内的螺纹变化量δl之和，即：
17、上述技术方案的有益效果在于：给出了δp的具体求解过程，根据计算结果可以分析出在0≤n'≤n范围内，当设定渐变螺距螺纹的螺距调整量δp为增函数，且δp随着螺纹圈数的增加而增本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种非等距螺纹连接副，包括内螺纹和外螺纹，内螺纹和外螺纹的其中一个为恒定螺距螺纹，另外一个为渐变螺距螺纹，内螺纹螺距大于外螺纹螺距，其特征在于：从内、外螺纹旋合区域的起始位置开始，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加逐渐增大，定义n为内、外螺纹旋合区域的总圈数，n'为以内、外螺纹旋合区域的起始位置为起点的任意圈数，则在1≤n'≤n范围内，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加，螺距差增大的趋势逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的非等距螺纹连接副，其特征在于：定义恒定螺距螺纹的螺距为P，则任意n'圈数的恒定螺距螺纹的长度为L1＝n′P，任意n'圈数的渐变螺距螺纹的长度为L2＝n′P±l，|L2-L1|＝l，其中l为渐变螺距螺纹的长度调整量，l＜llim＝0.025P·n′。
3.根据权利要求1或2所述的非等距螺纹连接副，其特征在于：内螺纹为渐变螺距螺纹，且以基础螺纹牙型为基础通过调整螺距得到，调整时保持基础螺纹牙型不变，在内螺纹牙底处增加过渡结构，过渡结构的宽度为渐变螺距螺纹的螺距调整量ΔP，ΔP即为内、外螺纹的螺距差，ΔP＝∑Δl，其中：∑Δl为相互配合
4.根据权利要求3所述的非等距螺纹连接副，其特征在于：计算ΔP的过程包括以下内容：
5.根据权利要求4所述的非等距螺纹连接副，其特征在于：令EwA1与EnA2的比值为k3，且令综合参考系数K＝k1+k2k3，将简化成：由于以起始位置为起点任意n'圈数的截面处轴向载荷所以
6.根据权利要求3所述的非等距螺纹连接副，其特征在于：过渡结构的纵截面为直线段。
...【技术特征摘要】
1.一种非等距螺纹连接副，包括内螺纹和外螺纹，内螺纹和外螺纹的其中一个为恒定螺距螺纹，另外一个为渐变螺距螺纹，内螺纹螺距大于外螺纹螺距，其特征在于：从内、外螺纹旋合区域的起始位置开始，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加逐渐增大，定义n为内、外螺纹旋合区域的总圈数，n'为以内、外螺纹旋合区域的起始位置为起点的任意圈数，则在1≤n'≤n范围内，内、外螺纹的螺距差随着螺纹圈数的增加，螺距差增大的趋势逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的非等距螺纹连接副，其特征在于：定义恒定螺距螺纹的螺距为p，则任意n'圈数的恒定螺距螺纹的长度为l1＝n′p，任意n'圈数的渐变螺距螺纹的长度为l2＝n′p±l，|l2-l1|＝l，其中l为渐变螺距螺纹的长度调整量，l＜llim＝0.025p·n′。
3.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王自强，杨中桂，王旺球，翟燕，丁永春，刘萍，王志敏，赵智垒，李星耀，武林，
申请(专利权)人：中船海为高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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