本申请涉及共同拥有的、未审决的美国临时专利申请No.61/908,922的权益，该美国临时专利申请于2013年11月26日提交，其全部内容在此通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及一种紧固系统，更具体地说，涉及一种包括螺母和高疲劳强度的螺栓的防振紧固系统。
背景技术：
期望有一种当被拧紧时能形成防振锁定的自由移动(free running)或者常用扭矩型(prevailing torque)螺母。通过允许螺栓螺纹嵌入相对较软的螺母螺纹而形成所述锁定。降低螺母的材料重量并减少螺母的成本将是期望的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种紧固件，该紧固件具有比标准螺母的尺寸更小尺寸的螺母，并因此降低了材料重量和成本，同时实现了规定的抗拉强度，以及提供了一种消除螺纹膨胀的螺母。
在一种实施方式中，一种紧固件，包括具有细长杆体的螺栓，该细长杆体具有第一端、与第一端相对的第二端以及具有外螺栓螺纹的螺纹部分，其中，该螺栓螺纹包括螺栓螺距；以及螺母，该螺母包括第一端、与螺母的第一端相对的第二端以及在螺母的第一端和第二端之间延伸的内螺母螺纹，该内螺母螺纹适于以螺纹接合的方式接合螺栓的螺栓螺纹，其中，该螺母螺纹包括螺母螺距，其中，该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距与该螺母的螺母螺纹的螺母螺距不匹配。在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹的螺母螺距短于该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距。当一种实施方式中，当该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹时，在该螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第一端的螺母螺距的一个螺距处。在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹的螺母螺距长于该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距。在一种实施方式中，当该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹时，在螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第二端的螺母螺距的一个螺距处。在一种实施方式中，该螺母包括设置在其第一端上的凸缘。
在一种实施方式中，螺栓包括细长杆体，该细长杆体具有第一端、与第一端相对的第二端和具有外螺栓螺纹的螺纹部分，其中，该螺栓螺纹包括螺栓螺距；以及螺母包括螺母主体，该螺母主体具有第一端、与螺母主体的第一端相对的第二端、埋头孔、定位在埋头孔内的衬套以及在螺母主体的第一端和第二端之间延伸的内螺母螺纹，该内螺母螺纹适于以螺纹接合的方式接合该螺栓的螺栓螺纹，其中，该螺母螺纹包括螺母螺距，其中，该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距与该螺母的螺母螺纹的螺母螺距不匹配。
在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹的螺母螺距短于该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距。在一种实施方式中，该埋头孔位于该螺母主体的第二端。在一种实施方式中，螺母主体由第一种材料制成，并且衬套由比第一材料软的第二材料制成。在一种实施方式中，当该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹时，螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第二端的螺母螺距的一个螺距处。
在一种实施方式中，埋头孔设置在该螺母主体的第一端。在一种实施方式中，螺母主体由第一材料制成，并且衬套由比第一材料硬的第二材料制成。在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹，螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第二端的螺母螺距的一个螺距处。
在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹的螺母螺距长于该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距。在一种实施方式中，该埋头孔位于该螺母主体的第二端。在一种实施方式中，螺母主体由第一种材料制成，并且衬套由比第一材料硬的第二材料制成。在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹，螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第一端的螺母螺距的一个螺距处。
在一种实施方式中，埋头孔设置在该螺母主体的第一端。在一种实施方式中，螺母主体由第一材料制成，并且衬套由比第一材料软的第二材料制成。在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹，螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第一端的螺母螺距的一个螺距处。
在一种实施方式中，螺母包括第一端、与第一端相对的第二端、从第一端延伸到第二端的内螺母螺纹和硬度，其中，该硬度在该第一端和该第二端之间逐渐改变。在一种实施方式中，螺母包括在该第一端和设置在该第一端与第二端中间的第一边界之间延伸的第一硬度区域，从第一边界延伸到远离第一边界设置并朝向该第二端的第二边界的第二硬度区域，以及从第一边界延伸到该第二端的第三硬度区域。在一种实施方式中，在第一硬度区域内的硬度包括第一硬度，在第二硬度区域内的硬度包括第二硬度，以及在第三硬度区域内的硬度包括第三硬度。在一种实施方式中，第一硬度在大约Rc 20到大约Rc 60的范围内，第二硬度在大约Rb 20到大约Rc 60的范围内，以及第三硬度在大约Rb 20到大约Rb 100的范围内。在一种实施方式中，硬度从该第一端到该第二端逐渐增加。在一种实施方式中，从该第一硬度到该第二硬度的过渡是陡变的，并且其中，从该第二硬度到该第三硬度的过渡是陡变的。
在另一种实施方式中，第一硬度在大约Rb 20到大约Rb 100的范围内，第二硬度在大约Rb 20到大约Rc 60的范围内，以及第三硬度在大约Rc 20到大约Rc 60的范围内。在一种实施方式中，该硬度从该第二端到该第一端逐渐增加。在一种实施方式中，从该第一硬度到该第二硬度的过渡是陡变的，并且其中，从该第二硬度到该第三硬度的过渡是陡变的。
在一种实施方式中，紧邻该第二端设置的该螺母螺纹的至少一部分被局部软化，并且该螺母螺纹的其余部分被硬化。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段大约等于该螺母螺纹的螺距螺纹长度的至少一部分的长度。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段大约等于该螺母螺纹的一个螺距螺纹长度的长度。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段大约等于该螺母螺纹的多个螺距螺纹长度的长度。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段在该螺母螺纹的一个螺距螺纹长度和该螺母螺纹的两个螺距螺纹长度之间范围内的长度。
在一种实施方式中，该螺母螺纹和该螺栓螺纹之间的接合提供了所产生的夹紧量的可视指示。
在一种实施方式中，紧固件包括具有细长杆体的螺栓，该细长杆体包括第一端、与该第一端相对的第二端以及具有外螺栓螺纹的螺纹部分，其中，该螺栓螺纹包括螺栓螺距；以及螺母，该螺母包括第一端、与螺母的第一端相对的第二端、在螺母的第一端和第二端之间延伸的内螺母螺纹以及硬度，该内螺母螺纹适于以螺纹接合的方式接合该螺栓的螺栓螺纹，其中，该螺母螺纹包括螺母螺距，并且所述硬度在该螺母的第一端和第二端之间逐渐改变，其中，该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距与该螺母的螺母螺纹的螺母螺距不匹配。
在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹的螺母螺距短于该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距。在一种实施方式中，当该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹时，在该螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第一端的螺母螺距的一个螺距处。在一种实施方式中，该螺母的螺母螺纹的螺母螺距长于该螺栓的螺栓螺纹的螺栓螺距。在一种实施方式中，当该螺母的螺母螺纹接合该螺栓的螺栓螺纹时，在螺母螺纹和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于紧邻该螺母的第二端的螺母螺距的一个螺距处。在一种实施方式中，该螺母包括设置在其第一端上的凸缘。
在一种实施方式中，螺母包括在该第一端和设置在该第一端与第二端中间的第一边界之间延伸的第一硬度区域，从第一边界延伸到远离第一边界设置并朝向该第二端的第二边界的第二硬度区域，以及从第一边界延伸到该第二端的第三硬度区域。在一种实施方式中，在第一硬度区域内的硬度包括第一硬度，在第二硬度区域内的硬度包括第二硬度，以及在第三硬度区域内的硬度包括第三硬度。在一种实施方式中，第一硬度在大约Rc 20到大约Rc 60的范围内，第二硬度在大约Rb 20到大约Rc 60的范围内，以及第三硬度在大约Rb 20到大约Rb 100的范围内。在一种实施方式中，硬度从该第一端到该第二端逐渐增加。在一种实施方式中，从该第一硬度到该第二硬度的过渡是陡变的，并且其中，从该第二硬度到该第三硬度的过渡是陡变的。
在另一种实施方式中，第一硬度在大约Rb 20到大约Rb 100的范围内，第二硬度在大约Rb 20到大约Rc 60的范围内，以及第三硬度在大约Rc 20到大约Rc 60的范围内。在一种实施方式中，该硬度从该第二端到该第一端逐渐增加。在一种实施方式中，从该第一硬度到该第二硬度的过渡是陡变的，并且其中，从该第二硬度到该第三硬度的过渡是陡变的。
在一种实施方式中，紧邻该第二端设置的该螺母螺纹的至少一部分被局部软化，并且该螺母螺纹的其余部分被硬化。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段大约等于该螺母螺纹的螺距螺纹长度的至少一部分的长度。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段大约等于该螺母螺纹的一个螺距螺纹长度的长度。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段大约等于该螺母螺纹的多个螺距螺纹长度的长度。在一种实施方式中，该螺母螺纹的至少一部分包括一段在该螺母螺纹的一个螺距螺纹长度和该螺母螺纹的两个螺距螺纹长度之间范围内的长度。
相对于现有技术中的紧固件，本发明的紧固件的优点在于：该螺母包括从该螺母的一端到该螺母的另一端的硬度梯度。较硬的材料提供了较高的环向强度，将抵抗膨胀，并且增强了该紧固件的抗拉强度，并且因此允许进一步缩短该螺母，以便进一步降低材料重量和成本。
附图说明
图1A和1B是具有螺栓和螺母的紧固件的实施例的侧视图，其中由紧固件所采用的螺母以截面图的形式示出；
图2A和2B是具有螺栓和螺母的紧固件的其它实施例的侧视图，其中由紧固件采用的螺母以截面图的形式示出；
图3A和3B是图2A和2B中所示紧固件所采用的螺母的实施例的侧面截面图；
图4A是紧固件的一个实施例的侧面截面图，图中示出了螺母的螺母螺纹与螺栓的螺栓螺纹的预接合；
图4B是图4A中所示紧固件的侧面截面图，其中，螺母的螺母螺纹接合螺栓的螺栓螺纹；以及
图5A和5B是螺母的其它实施例的截面图。
具体实施方式
参照图1A和1B，紧固件10包括螺栓12和螺母14，螺母14与螺栓12以螺纹方式配合，以用于将两个工件、接头或类似物彼此相互紧固起来(图中未示出)。在一种实施方式中，螺栓12是由第一材料制成的高疲劳强度螺栓，而螺母14是由比螺栓12的所述第一材料软的第二材料制成。在另一种实施方式中，螺栓12是螺钉。在一种实施方式中，紧固件10具有与在Corbett等人的、名称为“改进的螺母和螺栓(Advanced Nut and Bolt)”的美国专利No.8,465,240中公开的紧固件类似的结构，该文献公开的内容在此通过引用完整并入本文。
仍然参照图1A和1B，在一种实施方式中，螺栓12包括具有第一端18和与第一端18相对的第二端20的细长杆体16，以及位于第一端18的细长螺栓头22。在一种或更多种实施方式中，螺栓头22可以由现有技术中已知的任何类型的螺栓头尺寸和形状(例如，六角头、马车螺栓头、大圆头、圆柱头，等等)构成。在一种实施方式中，杆体16包括具有外螺栓螺纹26的螺纹部分24。在一种实施方式中，螺栓螺纹26是螺旋状螺纹。在一种或更多种实施方式中，螺栓12的螺栓螺纹26与美铝紧固件系统公司(Alcoa Fastening Systems)生产的紧固件的螺栓螺纹类似，这些内容也在Mercer等人的、名称为“低模压载荷紧固系统及方法(Low Swage Load Fastening System and Method)”的美国专利No.7,293,339中公开，该文献公开的内容在此通过引用整体并入本文。美国专利No.7,293,339中公开的所述螺栓的一个实施例包括浅螺纹、宽的螺栓螺纹凹槽(相对于螺母螺纹牙顶)和大的根部半径(在本附图中并未示出)。在另一种实施方式中，螺栓螺纹26的浅螺纹和大的根部半径产生了更大的螺栓截面，并且减小了应力集中，由此使螺栓12在螺纹部分24中具有改进的疲劳强度和剪切强度。在一种实施方式中，不一定要包括螺栓头22，并且螺栓12是无头的螺柱(图中未示出)。
在一种实施方式中，螺栓12由4140钢制成。在另一种实施方式中，螺栓12由50B35钢制成。在另一种实施方式中，螺栓12由不锈钢制成。在另一种实施方式中，螺栓12由钛制成。在另一种实施方式中，螺栓12由铝制成。
仍然参照图1A和1B，在一种实施方式中，螺母14包括外六角形28，用于有助于螺母14通过转动拧紧在螺栓12上或从螺栓12上脱开。螺母14包括第一端17和与第一端17相对的第二端19，以及预先攻出螺纹的、从第一端17延伸至第二端19的内螺母螺纹30。在一种实施方式中，螺母螺纹30是螺旋状螺纹。在一种实施方式中，螺母螺纹30适于螺纹接合的方式接合螺栓12的螺栓螺纹26。在一种实施方式中，在螺栓螺纹26和螺母螺纹30之间存在螺纹螺距不匹配的情况。在一种实施方式中，螺母螺纹30包括螺母螺距，该螺母螺距具有比螺栓螺纹26的螺栓螺距的长度短的长度。在一种实施方式中，图1A示出了5/8英寸的紧固件10，其具有大约0.100英寸的螺栓螺距的螺栓螺纹26和具有大约0.099英寸的螺母螺距的螺母螺纹30。在其它实施方式中，紧固件10由具有不同且相对应的螺栓螺距和螺母螺距的不同紧固件尺寸构成，其中，每个所述螺母螺距都具有比相对应的螺栓螺距的长度短的长度。在一种实施方式中，在螺母螺纹30和螺栓螺纹26之间的初始接触和接合位于螺母螺纹30的最内侧螺距31处，即，最靠近所述工件的板边线(外轮廓粗线)和螺母14的第二端19处，并且由此导致在最靠近所述板边线的螺母螺纹30的最内侧部分处形成螺纹接合。
在另一种实施方式中，螺母螺纹30包括长度比螺栓螺纹26的所述螺距的长度长的螺母螺距。在另一种实施方式中，图1B示出了5/8英寸的紧固件10，其具有大约0.100英寸的螺栓螺距的螺栓螺纹26和具有大约0.101英寸的螺母螺距的螺母螺纹30。在其它实施方式中，紧固件10由具有不同且相对应的螺栓螺距和螺母螺距的不同紧固件尺寸构成，其中，每个所述螺母螺距都具有比相对应的螺栓螺距的长度长的长度。在一种实施方式中，在螺母螺纹30和螺栓螺纹26之间的初始接触和接合位于螺母螺纹30的最外侧螺距33处，即，最远离板边线和螺母14的第二端19，并且由此导致在最远离所述工件的板边线的螺母螺纹30的最外侧部分处形成螺纹接合。
在一种实施方式中，螺母14由1045钢制成。在另一种实施方式中，螺母14由1010钢制成。在另一种实施方式中，螺母14由1215钢制成。在另一种实施方式中，螺母14由铝制成。
在一种实施方式中，通过在螺栓螺纹26和螺母螺纹30之间实现螺纹螺距不匹配，紧固件10能够在较低的夹紧载荷和较低的扭距下实现锁定的建立(防振性能)。在一种实施方式中，这种不匹配集中出现在螺母螺纹30一端处的初始夹紧时，并且随着夹紧的增加逐渐接合更长的螺纹长度，如图1A和1B所示。这种递增式的接合允许在低得多的夹持载荷和扭矩下形成锁定，并且由此在未拧紧的情况下形成具有更强的防振性能的紧固件。
图2A和2B公开了具有螺栓112和螺母114的紧固件110的实施例。图2A和2B所示紧固件110的实施例的构造和功能与图1A和1B中所示的相应紧固件10类似，除了螺母114包括在其一端处的凸缘115。在一种实施方式中，凸缘115防止在夹紧载荷增加时螺母114发生膨胀。在另一种实施方式中，螺母114允许使用更少的原材料，由此导致节约了成本。
在一种实施方式中，图2A所示的螺母114的凸缘115(即，螺母螺距比螺栓螺距短)将防止其膨胀。在另一种实施方式中，图2B所示的螺母114的凸缘115(即，螺母螺距比螺栓螺距长，并且初始接触发生在最外侧螺母螺距上)不能防止螺母114的膨胀。然而，如下所述，在螺母114上进行的额外的热处理工序解决了这种情况。
图3A和3B示出了螺母114的硬度分布的实施例。在一种实施方式中，所述硬度分布呈现了从螺母114的一端到螺母114的另一端的硬度梯度。在一种实施方式中，所述梯度中的较软端将处于初始螺距接触的那端上。在一种实施方式中，螺母114的硬度随后逐渐增加，直到到达螺母114的另一端。在一种实施方式中，螺母114的较硬端于是可以朝具有膨胀趋势的那个端部取向。在一种实施方式中，较硬的材料提供较高的环向强度，并由此将抵抗膨胀。在一种实施方式中，较硬的材料还增大了紧固件110的抗拉强度，并且由此允许更进一步地缩短螺母114，以便更进一步降低材料的重量和成本。在一种实施方式中，螺母114的尺寸可以减少标准螺母的10％到20％。
在图3A示出的实施方式中，螺母114的硬度从其第一端117到其第二端119地增加。在一种实施方式中，区域A1具有在大约Rc 20到大约Rc 60范围内的第一硬度；区域A2具有在大约Rb 20到大约Rc 60范围内的第二硬度；区域A3具有在大约Rb 20到大约Rb 100范围内的第三硬度。因此，在一种实施方式中，所述梯度的较软端将朝向初始螺距接触的端部，即，紧靠螺母114的第二端119。在一种实施方式中，螺母114的硬度从其第一端117到其所述第二端119地逐渐增加。在另一种实施方式中，从区域A1的第一硬度到区域A2的第二硬度的过渡是陡变的。在另一种实施方式中，从区域A2的第一硬度到区域A3的第二硬度的过渡是陡变的。在另一种实施方式中，从区域A1的第一硬度到区域A2的第二硬度的过渡是陡变的，而从区域A2的第二硬度到区域A3的第三硬度的过渡是陡变的。如本文中所使用的，术语“陡变的”是指在宽度小于或者等于螺母114的三个螺距长度的区域上从一个区域的一个硬度过渡到另一个邻近区域的另一个硬度。在另一种实施方式中，螺母114仅包括两个硬度区域。在另一种实施方式中，螺母114包括四个硬度区域。在另一种实施方式中，螺母114包括五个硬度区域。在另一种实施方式中，螺母114包括多于五个硬度区域。
在图3B示出的实施例中，螺母114的第一硬度从第二端119到其第一端117地增加。在一种实施方式中，区域A1具有在大约Rb 20到大约Rb 100范围内的第一硬度；区域A2具有在大约Rb 20到大约Rc 60范围内的第二硬度；区域A3具有在大约Rc 20到大约Rc 60范围内的第三硬度。因此，在一种实施方式中，所述梯度的较软端将朝向初始螺距接触的端部，即，紧靠螺母114的第一端117处。在一种实施方式中，螺母114的硬度从其第二端119到其第一端117地逐渐增加。在另一种实施方式中，从区域A1的第一硬度到区域A2的第二硬度的过渡是陡变的。在另一种实施方式中，从区域A2的第二硬度到区域A3的第三硬度的过渡是陡变的。在另一种实施方式中，从区域A1的第一硬度到区域A2的第二硬度的过渡是陡变的，而从区域A2的第二硬度到区域A3的第三硬度的过渡是陡变的。如本文中再一次所使用的，术语“陡变的”是指在宽度小于或者等于螺母114的三个螺距长度的区域上从一个区域的一个硬度过渡到另一个邻近区域的另一个硬度。在另一种实施方式中，螺母114仅包括两个硬度区域。在另一种实施方式中，螺母114包括四个硬度区域。在另一种实施方式中，螺母114包括五个硬度区域。在另一种实施方式中，螺母114包括多于五个硬度区域。
图4示出了带有彼此接合的螺栓112和螺母114的紧固件110的实施例。在一种实施方式中，如图4所示，使紧靠螺母114的第二端119设置的螺母114的螺母螺纹130的至少一部分局部软化以用于锁定，而使螺母螺纹130的其余部分硬化，以便抑制膨胀并且获得更高的拉伸性能。在一种实施方式中，螺母螺纹130的所述至少一部分包括一段大约等于螺母螺纹130的螺距螺纹长度的至少一部分的长度。在另一种实施方式中，所述螺母螺纹130的所述至少一部分包括一段大约等于螺母螺纹130的一个螺距螺纹的长度。在另一种实施方式中，螺母螺纹130的所述至少一部分包括一段大约等于螺母螺纹130的多个螺距螺纹的长度。在另一种实施方式中，螺母螺纹130的所述至少一部分包括一段在螺母螺纹130的一个螺距螺纹长度和螺母螺纹130的两个螺距螺纹长度之间范围内的长度。在一种实施方式中，螺母螺纹130的至少一部分被软化。在一种实施方式中，使螺母螺纹130的至少一部分经历感应退火。在其它实施方式中，通过现有技术中已知的其它手段使螺母螺纹130的至少一部分局部软化。
在一种实施方式中，螺母114的材料是1045钢。在另一种实施方式中，螺母14由1010钢制成。在另一种实施方式中，螺母14由1215钢制成。在另一种实施方式中，螺母14由铝制成。在一种实施方式中，螺母螺纹130使最小夹紧负载降低，其幅度在目标夹紧的大约20％到25％的范围内。在另一种实施方式中，螺母螺纹130使最小夹紧载荷降低了大约为目标夹紧的50％。在一种实施方式中，螺母螺纹130具有比螺栓螺纹126的螺栓螺距短的螺母螺距，由此允许螺母螺纹130在螺母螺纹130的侧面接触螺栓螺纹126之前嵌入螺栓螺纹126。
在一种实施方式中，螺母螺纹130的螺母螺距与螺栓螺纹126的螺栓螺距的不匹配允许对通过安装方法所产生的夹紧载荷进行粗略的现场评估。该评估可以通过观察螺母螺纹130和螺栓螺纹126之间的螺纹接合量来进行。作为一个例子，使用一种3/8英寸的螺母114，这样更容易观察嵌入度。这些螺母114中的每一个都在4种夹紧载荷(60,000lbf，80,000lbf，100,000lbf和120,000lbf)下安装在Skidmore Wilhelm测试夹具上。嵌入的长度于是将成为对所获得的夹紧载荷的粗略的指示，这有助于在没有测试仪器的情况下评估本次安装的质量。
图5A和5B分别示出了其它实施例的螺母214和314。除了另外说明之外，图5A和5B所示螺母214和314的实施例的构造和功能与图2A到4B中所示的螺母114类似。参照图5A，在一种实施方式中，螺母214包括具有第一端217和与该第一端217相对的第二端219的螺母主体213、在第二端219上形成的凸缘215以及从第一端217延伸到第二端219的孔211。在一种实施方式中，螺母主体213包括在第二端219内形成的、位于中央的环形埋头孔221。在一种实施方式中，螺母214包括环形衬套223，其尺寸和形状被设置成插入并位于埋头孔221内。在一种实施方式中，在衬套223和孔221之间是过盈配合。在一种实施方式中，衬套223包括第一端225和与该第一端225相对的第二端227，这限定了衬套223的宽度W。在一种实施方式中，当衬套223被插入到螺母主体213的孔221时，衬套223的第二端227与螺母主体213的第二端219齐平(或者基本齐平)。在一种实施方式中，螺母214(即，螺母主体213和衬套223)被预先攻出内螺母螺纹230，该内螺母螺纹230从第一端217延伸到第二端219。在一种实施方式中，如此地选择衬套223的宽度W，以使得衬套223在螺母螺纹230的大约为3个螺母螺距的长度上延伸，如图5A所示。在另一种实施方式中，如此地选择衬套223的宽度W，以使得衬套223在短于螺母螺纹230的3个螺母螺距的长度上延伸。在另一种实施方式中，如此地选择衬套223的宽度W，以使得衬套223在长于螺母螺纹230的3个螺母螺距的长度上延伸。
仍然参照图5A，在一种实施方式中，螺母螺纹230的螺母螺距的长度比螺栓螺纹的螺栓螺距的长度短。在一种实施方式中，螺母主体213由第一材料制成，而衬套223由比螺母主体213的第一材料软的第二材料制成。在一种实施方式中，螺母主体213的第一材料由钢制成，并且衬套223的第二材料由较软的钢制成。在另一种实施方式中，螺母主体213的第一材料由钢制成，而衬套223的第二材料由与螺母主体213相同的钢制成，但其具有较低的硬度。在另一种实施方式中，衬套223由铝、塑料、黄铜或者青铜制成。在一种实施方式中，在螺母螺纹230和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于螺母螺纹230的最内侧螺距231处，即，初始接触和接合最靠近所述工件的板边线和螺母214的第二端219，并由此导致在最靠近所述板边线的螺母螺纹230的最内侧部分处形成螺纹接合。
仍然参照图5A，在另一种实施方式中，螺母主体213由第一材料制成，并且衬套223由比螺母主体213的第一材料硬的第二材料制成。在一种实施方式中，螺母主体213的第一材料由钢制成，而衬套223的第二材料由较硬的钢制成。在另一种实施方式中，螺母主体213的第一材料由钢制成，而衬套223的第二材料由与螺母主体213相同的钢制成，但其具有较高的硬度。在一种实施方式中，在螺母螺纹230和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于螺母螺纹230的最外侧螺距233处，即，初始接触和接合离所述板边线和螺母214的第二端219最远，并由此导致在最远离所述工件的所述板边线的、螺母螺纹330的最外侧部分处形成螺纹接合。
参照图5B，在一种实施方式中，螺母314包括具有第一端317和与该第一端317相对的第二端319的螺母主体313、从第一端317延伸到第二端319的孔311，以及在第二端319上形成的凸缘315。在一种实施方式中，螺母主体313包括在第一端317内形成的、位于中央的环形埋头孔321。在一种实施方式中，螺母314包括环形衬套323，其尺寸和形状被设置成插入并位于孔321内。在一种实施方式中，在衬套323和孔321之间是过盈配合。在一种实施方式中，衬套323包括第一端325和与该第一端325相对的第二端327，这限定了衬套323的宽度W。在一种实施方式中，当衬套323被插入到螺母主体313的孔321中时，衬套323的第一端325与螺母主体313的第一端317齐平(或者基本齐平)。在一种实施方式中，螺母314(即，螺母主体313和衬套323)被预先攻出内螺母螺纹330，该内螺母螺纹330从第一端317延伸到第二端319。在一种实施方式中，如此地选择衬套323的宽度W以使得该衬套323在是螺母螺纹330的大约5个螺母螺距的长度上延伸，如图5B所示。在另一种实施方式中，如此地选择衬套323的宽度W，以使得该衬套323在短于螺母螺纹330的5个螺母螺距的长度上延伸。在另一种实施方式中，如此地选择衬套323的宽度W，以使得该衬套323在长于螺母螺纹230的5个螺母螺距的长度上延伸。
仍然参照图5B，在一种实施方式中，螺母螺纹330的螺母螺距的长度比螺栓螺纹的螺栓螺距的长度短。在一种实施方式中，螺母主体313由第一材料制成，并且衬套323由比螺母主体313的第一材料硬的第二材料制成。在一种实施方式中，螺母主体313的第一材料由1045钢构成，并且衬套323的第二材料由较硬的钢构成。在另一种实施方式中，螺母主体313的第一材料由钢制成，而衬套323的第二材料由与螺母主体313相同的钢制成，但其具有较高的硬度。在一种实施方式中，在螺母螺纹330和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于螺母螺纹330的最内侧螺距331处，即，初始接触和接合最靠近所述工件的板边线和螺母314的第二端319，并由此导致在最接近所述板边线的螺母螺纹330的最内侧部分处形成螺纹接合。
仍然参照图5B，在另一种实施方式中，螺母主体313由第一材料制成，并且衬套323由比螺母主体213的第一材料软的第二材料制成。在一种实施方式中，螺母主体313的第一材料由1045钢制成，并且衬套323的第二材料由较软的钢制成。在另一种实施方式中，螺母主体313的第一材料由钢制成，而衬套323的第二材料由与螺母主体313相同的钢制成，但其具有较低的硬度。在一种实施方式中，在螺母螺纹330和螺栓螺纹之间的初始接触和接合位于螺母螺纹330的最外侧螺距333处，即，初始接触和接合离所述板边线和螺母314的第二端319最远，并由此导致在最远离所述工件的所述板边线的、螺母螺纹330的最外侧部分处形成螺纹接合。
可以理解的是，本文描述的实施方式仅是示例性的，而且在不背离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以做出多种变化和修改。例如，上述的螺母14、114、214、314中的每一个都可由位于某一结构内的预先攻出螺纹的孔来代替。所有的这些变化和修改都意图包括在所附权利要求书中所限定的本发明的范围内。