[发明专利]哑铃状锥度左小右大双向锥形螺纹螺栓与螺母连接结构

说明书

本发明属于设备通用技术领域，涉及一种哑铃状锥度左小右大双向锥形螺纹螺栓与螺母连接结构，解决了现有螺纹自定位和自锁性差等问题，其特征是，内螺纹（6）是筒状母体（2）内表面双向锥形孔（41）（非实体空间）、外螺纹（9）是柱状母体（3）外表面双向圆锥台体（71）（材料实体），其完整单元体螺纹均是左侧锥度（95）小于右侧锥度（96）的呈螺旋状中间小两端大的类哑铃状（94）双向锥形体，性能主要取决相互配合螺纹体的圆锥面及锥度大小，优点是：内、外螺纹通过锥孔包容锥体由双向锥形孔（41）与双向圆锥台体（71）组成一节节圆锥副形成螺纹副（10）直至内、外圆锥呈螺旋状圆锥面定径配合或定径过盈实现螺纹连接功能。

技术领域

本发明属于设备通用技术领域，尤其是涉及一种哑铃状锥度左小右大双向锥形螺纹螺栓与螺母连接结构即类哑铃状（左侧锥度小于右侧锥度）非对称双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构（以下简称“双向锥形螺纹的螺栓与螺母”）。

背景技术

螺纹的发明，对人类社会进步产生深刻影响。螺纹是最基础工业技术之一，她不是具体产品，是产业关键共性技术，其技术性能必须要有具体产品作为应用载体来体现，各行各业应用广泛。现有螺纹技术，标准化水平高，技术理论成熟，实践应用久远，用之紧固，则是紧固螺纹；用之密封，则为密封螺纹；用之传动，则成传动螺纹。根据国家标准的螺纹术语：“螺纹”是指在圆柱或圆锥表面上，具有相同牙型、沿螺旋线连续凸起的牙体；“牙体”是指相邻牙侧间的材料实体。这也是全球共识的螺纹定义。

现代螺纹始于1841年英国惠氏螺纹。按照现代螺纹技术理论，螺纹自 锁基本条件是：当量摩擦角不得小于螺旋升角。这是现代螺纹基于其技术 原理——“斜面原理”对螺纹技术的一种认识，成为现代螺纹技术的重要 理论依据。最早对斜面原理进行理论解释的是斯蒂文，他研究发现斜面上 物体平衡的条件与力合成的平行四边形定律，1586年他提出了著名的斜面 定律：放在斜面上的一个物体所受的沿斜面方向的重力与倾角的正弦成正比。所述的斜面，是指与水平面成倾斜的光滑平面，螺旋是“斜面”的变 形，螺纹就像包裹在圆柱体外的斜面，斜面越平缓，机械利益越大(见图 7)(杨静珊、王绣雅，《螺丝钉的原理探讨》，《高斯算术研究》)。

现代螺纹的“斜面原理”，是基于斜面定律建立起来的斜面滑块模型(见 图8)，人们认为，在静载荷和温度变化不大条件下，当螺纹升角小于等于 当量摩擦角，螺纹副具备自锁条件。螺纹升角(见图9)又称为螺纹导程 角，就是在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角， 该角度影响螺纹自锁和防松。当量摩擦角就是把不同的摩擦形式最终转化 成最普通的斜面滑块形式时对应的摩擦角。通俗讲，在斜面滑块模型中， 当斜面倾斜到一定角度，滑块此时的摩擦力恰好等于重力沿着斜面的分量， 此时物体刚好处于受力平衡状态，此时的斜面倾斜角称为当量摩擦角。

美国工程师于上世纪中叶发明了楔形螺纹，其技术原理仍旧遵循“斜面原理”。楔形螺纹的发明，受到“木楔子”启发。具体说，楔形螺纹的结构是在三角形螺纹（俗称普通螺纹）内螺纹（即螺母螺纹）的牙底处有一个与螺纹轴线成25°～30°夹角的楔形斜面，工程实际都取30°楔形斜面。一直以来，人们都是从螺纹牙型角这个技术层面和技术方向去研究和解决螺纹防松脱等问题，楔形螺纹技术也不例外，是斜楔技术的具体运用。

但是，现有螺纹存在连接强度低、自定位能力弱、自锁性差、承力值小、稳定性差、兼容性差、重复使用性差、高温低温等问题，典型的是应用现代螺纹技术的螺栓或螺母普遍存在着容易松动缺陷，随着设备频繁振动或震动，引起螺栓与螺母松动甚至脱落，严重的容易发生安全事故。

发明内容

任何技术理论，都有理论假设背景，螺纹也不例外。随着科技进步，对连接破坏已非单纯线性载荷更非静态更非室温环境，存在线性载荷非线性载荷甚至是二者叠加并由此产生更复杂破坏载荷情况，应用工况复杂，基于这样认识，本发明的目的是针对上述问题，提供一种设计合理、结构简单，具有良好连接性能、锁紧性能的双向锥形螺纹的螺栓与螺母连接结构。