[发明专利]一种螺纹设计方法及螺纹连接结构

说明书

本发明涉及螺纹连接技术领域，尤其涉及一种螺纹设计方法及螺纹连接结构。该螺纹设计方法包括以下步骤：S1：建立第一连接件和第二连接件在采用原始螺纹连接时的有限元模型；S2：获取内螺纹和外螺纹中任一个中的配合位置处的各螺纹牙的位移；S3：根据各螺纹牙的位移，增大所述螺纹牙对应的螺距，且相邻的两个螺纹牙的位移之差越大，螺距的增值越大；S4：根据调整后的螺距生成配合位置处的螺纹。该螺纹设计方法中，根据各螺纹牙的位移情况，调整各螺纹牙对应的螺距，生成变螺距螺纹，从而使各螺纹牙的载荷分布更均匀，有利于提高螺纹连接结构的强度。

技术领域

本发明涉及螺纹连接技术领域，尤其涉及一种螺纹设计方法及螺纹连接结构。

背景技术

机械结构中，很多需要连接的两部件使用螺栓进行连接紧固，螺栓连接的可靠性至关重要，但是在螺纹连接中存在螺纹牙受力不均的问题，一般前几牙承担了大部分载荷，导致前几牙的应力与其他螺纹牙相比大很多，前几牙的强度失效会导致螺栓连接的失效，从而降低了螺栓的承载能力。

因此，亟需一种螺纹设计方法及螺纹连接结构，以解决螺纹牙载荷分布不均的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种螺纹设计方法及螺纹连接结构，能够解决螺纹牙载荷分布不均的问题，从而提高螺栓的承载能力。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺纹设计方法，包括以下步骤：

S1：建立第一连接件和第二连接件在采用原始螺纹连接时的有限元模型；

S2：获取内螺纹和外螺纹中任一个中的配合位置处的各螺纹牙的位移；

S3：根据各螺纹牙的位移，增大所述螺纹牙对应的螺距，且相邻的两个螺纹牙的位移之差越大，螺距的增值越大；

S4：根据调整后的螺距生成配合位置处的螺纹。

其中，步骤S2中，所述螺纹牙的位移为所述螺纹牙的轴向最大位移。

其中，步骤S3包括：

计算各螺纹牙调整后的螺距P_n：

若n≤k，则P'_n＝P_n+δ(S_n-S_n+1)；

若n＞k，则P'_n＝P_n+δ(S_n-S_n-1)；

其中，S_n为由所述内螺纹和所述外螺纹的旋入端起第n个螺纹牙的位移，P'_n为由所述内螺纹和所述外螺纹的旋入端起第n个螺纹牙与第n+1个螺纹牙间调整后的螺距，P_n为由所述内螺纹和所述外螺纹的旋入端起第n个螺纹牙与第n+1个螺纹牙间的原始螺距，k为位移最小的螺纹牙的序号，δ为设定的变螺距系数。

其中，所述变螺距系数的取值范围为：

其中，ΔS为原始螺纹的螺纹配合间隙。

其中，若n＝k，则变螺距系数为零，P'_k＝P_k。

其中，在步骤S4中，生成的螺纹的螺纹牙的形状及尺寸与原始螺纹牙的形状及尺寸相同。

其中，在步骤S4中，内螺纹和外螺纹二者中任一个的配合位置处按照调整后的螺距生成的螺纹，二者中的另一个采用原始螺纹。

其中，所述原始螺纹为等螺距螺纹。

其中，所述螺纹设计方法还包括：