一种螺栓结构及发动机的制作方法

1.本实用新型涉及连接件的技术领域，特别涉及一种螺栓结构及发动机。


背景技术：

2.发动机重要螺栓有两种，一种是“收腰螺栓”，如图1所示，该结构螺纹采用滚压螺纹，收腰段采用车削或磨削的加工方式，减小轴力方向截面积，从而保证收腰段与螺纹小径位置截面积相似，在预紧力一定的情况下，保证螺栓杆各段刚度相近。该种螺栓坯料及加工工艺较为复杂，成本相应较高，且螺纹段与收腰段相接位置磨削过度圆角，存在损坏顶部螺纹的风险。
3.另一种结构如图2所示，为保证螺栓刚度一致性，螺栓杆部采用全螺纹，但是中部、两端部位置螺纹利用率较低，加工效率较低，成本增加。


技术实现要素：

4.本实用新型公开了一种螺栓结构及发动机，用于延长螺栓的使用寿命。
5.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.第一方面，一种螺栓结构，包括：头部和与所述头部连接的螺杆；
7.其中，所述螺杆包括沿其自身长度方向并排设置的第一本体和第二本体；
8.所述第一本体靠近所述头部，且在所述头部和所述第一本体内形成有通孔；
9.所述第二本体的外表面形成有螺纹。
10.这里由于第二本体上形成有螺纹，使得第二本体的直径变小，进而第二本体的强度也会相应变小，这样将会使得第一本体的强度与第二本体的强度不同，因此将第一本体和头部内形成有通孔，使得第一本体的直径也相应变小，进而第一本体的强度也会变小，使得第一本体与第二本体的强度相同，在本实用新型提供的螺栓结构在对进行拧紧或被连接件工作受力过程中，有效防止螺栓结构的第一本体和第二本体因为刚度不一致所造成的疲劳或断裂故障的发生，有效延长螺栓结构整体的使用寿命。
11.可选地，沿所述螺栓结构的轴线方向，所述通孔的长度等于所述第一本体的长度与所述头部的长度。
12.可选地，所述第一本体的刚度与所述第二本体的刚度相同。
13.可选地，所述第一本体的刚度与所述头部的刚度相同。
14.可选地，沿垂直于所述螺栓结构的轴线方向，所述第一本体的横截面积与所述第二本体的横截面积相等。
15.可选地，所述通孔的内径满足以下关系：
16.其中，d1:通孔直径；
17.d2:第一本体的直径；
18.m:第二本体螺纹的中径；
19.p:第二本体螺纹的螺距。
20.第二方面，本实用新型提供的发动机，包括第一方面任一项所述的螺栓结构。
附图说明
21.图1为现有技术的一种结构示意图；
22.图2为现有技术的另一种结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例提供的一种螺栓结构的示意图。
24.图标：100-头部；200-螺杆；210-第一本体；220-第二本体；300-通孔；400-螺纹。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.如图3所示，第一方面，本实用新型实施例提供了一种螺栓结构，包括：头部100和与头部100连接的螺杆200；
27.其中，螺杆200包括沿其自身长度方向并排设置的第一本体210和第二本体220；
28.第一本体210靠近头部100，且在头部100和第一本体210内形成有通孔300；
29.第二本体220的外表面形成有螺纹400。
30.这里由于第二本体220上形成有螺纹400，使得第二本体220的直径变小，进而第二本体220的强度也会相应变小，这样将会使得第一本体210的强度与第二本体220的强度不同，因此将第一本体210和头部100内形成有通孔300，使得第一本体210的直径也相应变小，进而第一本体210的强度也会变小，使得第一本体210与第二本体220的强度相同，在本实用新型提供的螺栓结构在对进行拧紧或被连接件工作受力过程中，有效防止螺栓结构的第一本体210和第二本体220因为刚度不一致所造成的疲劳或断裂故障的发生，有效延长螺栓结构整体的使用寿命。
31.可选地，沿螺栓结构的轴线方向，通孔300的长度等于第一本体210的长度与头部100的长度。
32.需要说明的是，为了更好的保证本实用新型实施例提供的螺栓结构整体每部分的强度，使螺栓结构整体的受力更加均衡，这里的通孔300只需要通过从头部100处进行加工，在头部100和第一本体210上形成有通孔300，不但加工方便，并且还使得本实用新型实施例提供的头部100、第一本体210的强度相同，同时还与形成有螺纹400的第二本体220的强度相同。
33.参照图1，“收腰”螺栓在螺纹与收腰衔接位置通常采用圆角过渡如图1中r3，这里在r3表面容易出现应力集中现象，而在本实用新型实施例提供的螺栓结构的图3中r2并没有圆角，本实用新型实施例提供的螺栓结构在保证各段等刚度的情况下通过在第一本体210和头部100设置通孔300而调整截面尺寸，相比图1中的结构可有效的避免表面应力集中现象的发生。
34.另外，图1中的“收腰”螺栓在螺纹与收腰衔接位置通常采用圆角过渡如图1中r3，圆角通常采用冷镦处理，材料残余应力较高，对后期材料热处理去应力工艺要求高，效率降
低，成本增加。
35.其次，本实用新型实施例提供的螺栓结构，在头部100和第一本体210内部钻孔形成通孔300的工艺相比“收腰”等结构可实现性高，成本较低。
36.值得注意的是，本实用新型实施例提供的螺栓结构中的通孔300的存在可实现螺栓结构在发动机高温、高压、高负荷情况下的散热，可有效的降低因温度过高导致的失效风险的发生。
37.具体地，第一本体210的刚度与第二本体220的刚度相同；第一本体210的刚度与头部100的刚度相同。沿垂直于螺栓结构的轴线方向，第一本体210的横截面积与第二本体220的横截面积相等。
38.可根据工程需要选定第二本体220、螺杆200总长度为、头部100总长度为，为保证螺杆200部刚度相等，即第一本体210和第二本体220的刚度相等，避免刚度不一致所造成的塑性失效变形或断裂故障的发生，从螺栓头部100至第一本体210底部加工通孔300，保证螺杆200各截面积相同，在螺杆200轴力f一定的情况下，从而保证各段刚度相同。
39.上部通孔300的直径具体推导过程如下：
40.螺纹段应变：ε1＝σ1/e＝f/(s1·
e)；
41.非螺纹段应变：ε2＝σ2/e＝f/(s2·
e)；
42.两段刚度相同，应变相同：ε1＝ε2；
43.从而：s1＝s2；
44.推导可得：
45.注：d1:通孔直径；
46.d2:第一本体的直径；
47.m:第二本体螺纹的中径；
48.ε1:第二本体螺纹段应变；
49.ε2:第一本体非螺纹段应变；
50.σ1：第二本体螺纹段应力；
51.σ2：第一本体非螺纹段应力；
52.s1：第二本体螺纹段横截面积；
53.s2：第一本体非螺纹段横截面积；
54.e:材料的弹性模量；
55.p:第二本体螺纹的螺距。
56.第二方面，本实用新型提供的发动机，包括第一方面任一项所述的螺栓结构。
57.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。