螺栓和螺母组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种螺栓和螺母组件，该组件中的螺栓和螺母的螺纹均为圆锥形螺纹，所述的圆锥形螺纹在半径最大或最小的一圈或若干圈是等半径的螺旋线；所述的螺栓的头部，其形状为上下表面积不相等且靠近螺栓端部的上表面面积更小的棱台。本实用新型这种结构可以减小螺栓的重量，尤其是在螺栓头部和螺母靠近螺栓端部内收后可以减少材料的使用，并且使得材料的利用更加合理；而且越短的螺栓效果越明显；这种螺纹还有快速装拆的可能性，利用每圈螺纹半径上的差距，在旋转比常规螺纹更少的圈数后就可以将螺母拆下。
【专利说明】
螺栓和螺母组件
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种圆锥形螺纹螺栓和螺母组件。
【背景技术】
[0002]普通的螺栓螺母为圆柱形螺纹螺栓螺母，其螺栓杆内承受的拉力越靠近端部承受的拉力越小，而越靠近螺母与垫片的结合部处的螺栓杆内的应力就越大。该螺栓杆中间的部分杆内承受的拉力是均匀分布的。很显然，螺栓端部有一部分的材料是浪费了的，可以略微的减小一些。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种圆锥形螺纹螺栓和螺母组件，以克服传统圆柱形螺栓螺母存在的问题。
[0004]本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是:该组件中的螺栓和螺母，其螺纹为圆锥形螺纹。
[0005]所述的圆锥形螺纹，其在半径最大或最小的一圈或若干圈是等半径的螺旋线。
[0006]所述的螺栓，其螺纹的半径是随螺栓长度方向线性变化的螺旋线。
[0007]所述的螺栓的头部，其形状为上下表面积不相等且靠近螺栓端部的上表面面积更小的棱台，该棱台可以是六棱台。
[0008]所述的螺母，其形状是棱台，该棱台可以是六棱台。
[0009]本实用新型与现有技术相比具有如下优点:
[0010]在航天科技中，对螺栓重量的要求近乎苛刻，工作人员会将每个螺栓的长度和螺母精确到Imm之内，为的就是减小火箭的重量。这种螺栓可以减小螺栓的重量，因为在螺栓头部和螺母靠近螺栓端部内收后可以减少材料的使用，并且使得材料的利用更加合理。而且越短的螺栓效果越明显。这种螺纹还有快速装拆的可能性，利用每圈螺纹半径上的差距，在旋转比常规螺纹更少的圈数后就可以将螺母拆下。
【附图说明】
[0011 ]图1为螺母的结构示意图。
[0012]图2为螺栓的结构示意图。
[0013]图3是以一种锥形螺纹半径最大的一圈为等半径的螺栓的受力分析示意图。
[0014]图中:1.螺母;2.螺纹;3.螺栓螺纹;4.螺栓杆;5.螺栓头;6.螺纹位置线;7.螺纹外缘线;8.辅助线;9.受力分析线。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步地详细说明。
[0016]本实用新型提供的螺栓和螺母组件，是一种锥形螺纹螺栓和螺母组件，参见图1和图2，其中:螺母I中的螺纹2为圆锥形螺纹。螺栓由螺栓杆4和螺栓头5组成，该螺栓杆4中的螺栓螺纹3为圆锥形螺纹。
[0017]所述的螺栓杆4，其螺栓螺纹3的第一圈或最后一圈，即半径最大或半径最小的一圈或若干圈制造成等半径的螺旋线，这样就能解决螺栓锁紧后一旦松动会很快脱落即易于松动的问题。
[0018]所述的螺栓，其螺纹的半径是随螺栓长度方向线性变化的螺旋线，这样就能改善螺杆和螺杆上螺纹的受力情况，使受力分布更加合理，达到节省材料减轻螺杆重量的目的。
[0019]所述的螺栓头，其形状为上下表面积不相等且靠近螺栓端部的上表面面积更小的棱台，该棱台是六棱台。这样可以节省整套螺栓所用的材料，减轻整套螺栓的总重量。
[0020]所述的圆锥形螺纹在半径最大或最小的一圈或若干圈可以是等半径的，这样可以达到防松自锁的目的，代替方案是使用弹簧垫片。
[0021]所述的螺母，其形状是六棱台，其可以在旋转更少的圈数后就从螺栓上拆下。
[0022]本实用新型有诸多优点，下面以一种圆锥形螺纹半径最大的一圈为等半径的螺栓的受力分析为例。图3中，编号6-9分别是螺纹位置线、螺纹外缘线、辅助线、受力分析线。
[0023]根据受力分析(图3)可以看出:
[0024]由于单位长度的螺纹对螺杆提供均匀的拉力，所以越靠近下方的螺杆内部承受越多的拉力，力在螺杆中沿轴向并非均匀分布，下方B点处的拉力比A点处的拉力大了很多。所以在有螺纹的螺杆部分螺杆的直径不需要均匀分布，向上逐渐减小就能满足强度的需求。而如果画出螺纹根部的受力的反向延长线，就能看出锥形螺纹所提供的力是可以直接指向螺杆内部的。圆柱螺纹则不同，圆柱螺纹所提供给螺杆的拉力都是通过螺杆的外表面的，只有通过螺杆的微量变形才能够传递到螺杆的内部。所以从受力分析的角度讲，锥形螺纹既提高了螺栓材料的利用效率，又改善了螺杆局部的受力状况。
[0025]螺母存在着同样的问题，通过同样的原理，改变螺母的形状，就能改变螺母材料的利用效率，从而达到减轻整个螺栓重量的目的。也就是创新点中的第三点，螺母的形状是一个六棱台。
[0026]而这样的螺纹设计会导致螺纹易松，所以解决的方法就是螺纹半径最大或最小的一圈或几圈是等半径的，这样在螺栓有微小松动的时候，因为这圈螺纹的螺距比是最小的，所以会受到最大的压力，产生微小的变形，从而达到自锁的目的。如果没有这圈螺纹，那么就需要有弹簧垫片来配合，这就是前述的代替方案。
[0027]双点划线是一条辅助线8，从这条辅助线上看出，螺母在旋转更少的圈数后就可以从螺杆上拆下(图3画的是8圈的螺纹，旋转4圈就能拆下，如果最小一圈是等半径的，同样旋转4圈就能拆下。实际情况可能有所不同，但是形式上是这个样子)。
【主权项】
1.一种螺栓和螺母组件，其特征在于该组件中的螺栓和螺母，其螺纹为圆锥形螺纹;所述的圆锥形螺纹在半径最大或最小的一圈或若干圈是等半径的螺旋线；所述的螺栓的头部，其形状为上下表面积不相等且靠近螺栓端部的上表面面积更小的棱台。2.根据权利要求1所述的螺栓和螺母组件，其特征在于所述的螺栓，其螺纹的半径是随螺栓长度方向线性变化的螺旋线。3.根据权利要求1所述的螺栓和螺母组件，其特征在于所述的棱台是六棱台。4.根据权利要求1所述的螺栓和螺母组件，其特征在于所述的螺母的形状是棱台。5.根据权利要求1所述的螺栓和螺母组件，其特征在于所述的螺母的形状是六棱台。
【文档编号】F16B33/02GK205478791SQ201520830622
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年10月23日
【发明人】王绪明, 张泳泽
【申请人】武汉理工大学