[发明专利]一种紧固螺钉的自锁力设计方法

说明书

技术领域

本发明是一种紧固螺钉的自锁力设计方法，属于紧固螺钉的自锁力设计方法的创新技术。

背景技术

目前,在众多的螺纹紧固件中，螺钉连接是通过螺钉直接拧入被连接件的螺纹孔中，不用螺母，结构简单、紧凑，拆装快速、方便，是工程结构中被普遍采用的一种连接方式，但螺钉连接易松脱，螺钉防松技术是紧固件技术最重要的课题之一，在高精密的通信元器件领域，防松技术显得尤为重要。

为了解决螺钉连接的松脱问题，很多专家学者对螺钉的防松开展了研究与实验，如中国专利申请号为200720171357.1(授权公告日：2008年12月24日)中公开了一种“抗震防松自锁螺纹紧固件”，但这种螺纹紧固件实际上缺乏严格的科学理论方法来实现紧固螺钉自锁力的准确设计，导致紧固螺钉存在自锁效果不稳定、产品调试周期长、成本高等缺点。实际使用中的紧固螺钉的自锁力的大小与螺钉使用场合、螺纹升角等因素有关。紧固螺钉的自锁力过大，易导致使用过程中螺钉损坏；自锁力过小，又不能满足自锁的要求。因此，紧固螺钉自锁力的大小必须根据实际的使用情况设计一个合适的大小。目前，急需一套科学的自锁力设计的理论方法，能够根据客户的实际需求，可靠、准确的实现预定的自锁力设计。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种紧固螺钉的自锁力设计方法。本发明可以根据实际的客户使用要求，简单有效的控制紧固螺钉的自锁力，准确地设计出合适的自锁力，以满足不同规格螺钉对不同自锁力大小的要求。

本发明的技术方案是：本发明的紧固螺钉的自锁力设计方法,紧固螺钉的自锁力大小与以下三个因素相关：螺钉的实际使用情况、螺纹升角ψ、错位分段螺纹有关参数,设计方法具体包括以下步骤：

1)安全系数W的确定；

2)螺纹升角ψ的确定；

3)错位分段螺纹相关参数的确定。

本发明的有益效果：本发明提供了一种紧固螺钉的自锁力设计方法，可以根据实际的客户使用要求，简单有效的控制紧固螺钉的自锁力，准确地设计出合适的自锁力，以满足不同规格螺钉对不同自锁力大小的要求，并且在受到冲击、振动的情况下，都能保持恒定的弹力，可靠地实现自锁。本发明的自锁力设计方法方便实用，应用范围广。

附图说明

图1为紧固螺钉示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为三角形螺纹牙上的作用力示意图；

图4为螺纹表面法向压力分解图。

具体实施方式

实施例：

本发明的结构示意图如图1所示，本发明的紧固螺钉的自锁力设计方法,紧固螺钉的自锁力大小与以下三个因素密切相关：螺钉的实际使用情况、螺纹升角ψ、错位分段螺纹有关参数,设计方法具体包括以下步骤：

1)安全系数W的确定；

2)螺纹升角ψ的确定；

3)错位分段螺纹相关参数的确定。

上述安全系数W的确定:紧固螺钉由于应用的工作环境不同，其对锁紧力的要求不同，例如在平稳、低速无冲击时，自锁力可以小一些，而当工作于较大冲击、振动时，为保证工作可靠，锁紧力要适当增大，所以在实际加工时，常常将自锁力的设计值放大一个比值，设该值为安全系数(锁紧系数)W。

把应用的工作环境分为三种基本情况：

11)平稳、低速、无冲击或振动情况，W取值1～1.1；

12)有小频率冲击、振动情况，W＝1.1～1.3；

13)较大冲击、振动情况，W＝1.3～1.6；

根据紧固螺钉的设计工作环境，对应确定相应的安全系数W值。

上述螺纹升角ψ的确定方法如下：

三角形螺纹连接松退时，螺纹上作用有推力F_t和轴向力_F，由力的平衡条件得：

ψ为螺纹升角，ρ'为当量摩擦角。

若ψ<ρ′，则F_t为负值，表明其方向改变。这时螺母必须受与F_t方向相反的推力作用方能松退，轴向力F无论多大，螺母部不会松退。故螺纹的自锁条件是：ψ<ρ'。其中，当量摩擦角ρ'的计算式为：ρ'＝arctan(μ/cosβ)，μ为摩擦系数，β为螺纹牙型角。

采用自锁性好的细牙螺纹，其螺距小，螺纹升角ψ小，根据工作环境的不同，将螺纹升角ψ选定为如下的某一具体值，保证螺纹升角ψ小于该螺纹的当量摩擦角ρ'，以满足螺纹静载的自锁条件，实现螺钉具有一定的自锁力。

根据使用条件的不同，螺纹升角ψ分为三种情况，