专利名称：使用切缝螺母的螺栓结合体的制作方法
技术领域：
本发明属于机械连接件技术领域，特别涉及一种使用切缝螺母的螺栓结合体。
背景技术：
通常情况下同一部位会使用多根螺栓，如果这些螺栓不松动的话，大都不会认为螺栓在 使用过程中会有破损。另外，螺栓具有这样的优点由于螺纹具有锥形效果(楔形效果)，故 能紧固较厚的构件，而且即便是紧固之物，也能比较容易地用简单的工具使之松动。相反， 即便是紧固之物，在长期使用过程中螺母和螺栓也会反向旋转，发生"松动"的现象。 一旦 发生松动，如果没有再度紧固该部位，那么之后的反复应力会使螺栓承担过大负荷，从而产 生螺栓被轻易地损坏这样的问题。
特别是在可动部位或者承受外部振动的构件结合处使用的螺栓连接件中，即便当初妥善 进行了紧固，然而在经过长期反复使用后，无法避免外部应力所带来的松动，因此在使用过 程中重新紧固是必要的。富士精密公司研制出一种螺母，在螺母内嵌入一个3/4圆的环状物， 环状物有弹性，能有效起到防松动的作用，但是，加工复杂成本相对增加，不能批量生产， 实用性降低。
发明内容
为了解决以上存在的问题，本发明提出一种使用切缝螺母的螺栓结合体。 本发明的技术方案是这样实现的 一种使用切缝螺母的螺栓结合体，螺栓结合体包括螺 栓和螺母，螺栓包括螺栓头部、圆柱部和螺纹部，螺纹部由不完全螺纹部、螺纹牙除去部和 完全螺纹部组成，螺纹部从螺纹根部开始螺纹被斜向除去一部分，这部分形成锥台形的螺纹 牙除去部，由锥台形螺纹牙除去部的最小径处向圆柱部缓慢呈圆弧状扩径而形成不完全螺纹 部，螺母两侧中上部各设有一个断面形状为三角形或梯形的环状切缝。
所述的螺栓与其连接件螺母的螺合位置，满足下式时获得良好的螺合状态，螺纹牙除去
部与螺栓连接件螺母的螺合长度a与螺母高度H的关系为^ (0.5-0.8) H。
所述的环状切缝是由与螺母轴线方向垂直，高度h为螺母高度H的1/8~1/2，深度L为 螺母外径T的1/4~1/3的切缝经过施压形成，使得切缝的上表面与下表面贴合或有一定的距 离。
通过螺母以全长的50%~80%与螺栓锥台形螺纹牙除去部相螺合，从而在作为危险断面 的、位于母螺纹内侧端面的螺栓锥台形部的螺纹牙根，不仅能够切实高效地实现负荷均一化、
缓和张力及曲力的集中和不完全接触状态，而且，可以获得更牢固的连接力，起到防松动的效果，增加疲劳强度。
所述的螺栓材料硬度Hb和粗螺纹螺母的材料硬度Hn的关系为Hn= (0.4~0.9) Hb，这样 使得螺母的硬度小于螺栓的硬度，在其螺合过程中接触面增大，连接更牢固，减小了应力集 中，承受应力能力增强，就不容易损坏，提高了疲劳强度。
所述的增大螺栓的螺栓头部和圆柱部的过渡部分圆弧面半径R,减小应力集中，并用冲 击力对螺栓头部和圆柱部的过渡部分圆弧面进行局部塑性加工，使组织更细微化，产生压縮 残余应力，使硬度硬化，还可以提高疲劳强度，防止螺栓破损，同时也延长了螺栓的使用寿 命。
所述的圆弧面半径R是工业规格ISO中规定的圆弧面半径的1. 5~3倍，这是对同一规格 的螺栓而言的。
所述的用冲击力对螺栓头部和圆柱部的过渡部分圆弧面进行局部塑性加工，是采用钢球 对圆弧面进行冲击处理，钢球的射出速度为50~200m/s，冲击受处理面积为150%~400%。
本发明的有益效果是螺母两侧的切缝被压紧后，螺母两侧的螺距变小，和螺栓螺合时 更紧密，能有效防止松动，还增大了疲劳强度，另外成本低，可批量生产。
图1为本发明的一种实施例的螺母结构示意图2为图1的俯视图3为图2的A-A剖视图4为图1受压之前的结构示意图；图5为螺栓结构示意图6为图5的局部放大图中l螺栓头部，2螺栓圆柱部，3不完全螺纹部，4螺纹部，5螺纹牙除去部，6切
缝i， 7切缝n。
具体实施例方式
例h如图4所示，螺母选用M16，直径为16mn，高度H为13rran，外径T约为27. 7 mm 在距离螺母顶端约3咖处螺母两侧各有一个环状切缝II ，切缝II高度h为1/4H为3. 25咖， 深度L为1/4T约为6. 92 mm,用压力压此切缝上表面的外侧，使得上表面与下表面贴合，形 成如图1所示的结构，此时的切缝I断面形状为三角形(图3)，此时螺母的螺距发生微小的 变化，螺母的螺距略小于螺栓的螺距，螺母与螺栓螺合时，连接更紧密，不容易发生松动， 规格为M16的螺栓，包括螺栓头部1、螺栓圆柱部2和螺纹部(图6)，螺纹部由不完全螺纹部3、螺纹牙除去部5和完全螺纹部组成，螺纹部从螺纹根部开始螺纹被斜向除去一部分， 这部分形成锥台形的螺纹牙除去部5，由锥台形螺纹部的最小径处向圆柱部缓慢呈圆弧状扩 径而形成不完全螺纹部3。
M16的螺栓选用材料SCNM630，硬度Hb为300,螺母材料为S20C，螺母的硬度Ii为170， 使得螺栓和螺母在螺合过程中接触面积增大，减小应力集中，还提高了疲劳强度；将螺栓圆 柱部2和螺栓头部1连接处的圆弧面半径R增大到1. 0 mm，并对螺栓圆柱部2与螺栓头部1 连接处的圆弧面用直径为1 mn的钢球进行冲击处理，钢球的冲击速度为100 m/s，冲击受处 理面积为300%，这样不仅使组织细化，产生了压縮残余应力，而且使硬度硬化，增大了疲劳 强度，另外提高了螺栓的使用寿命。
螺母与螺栓螺合时，螺栓的锥台形螺纹牙除去部5各螺纹的高度，与分摊的表面压力成 反比递减，从而使锥台形螺纹牙除去部5各螺纹所承受的负荷均一化，可缓和集中在螺母的 内侧端面区域的锥台形螺纹牙除去部5的螺纹牙根处的张力和曲力，可以大幅度提高螺栓的 疲劳强度，根据被连接体的厚度来选择螺栓的螺杆的长度，并在必要时使用垫片，从而能够 将螺母调节到最佳位置，获得良好的螺合状态，此时螺母以全长的50°/ 与螺栓的锥台形螺纹 牙除去部5相螺合，锥台形的螺纹牙除去部5的各螺纹牙顶的连线与螺栓轴线的夹角为7%± 1%，使锥台形螺纹牙除去部5螺纹牙仅接触易弯曲螺母的螺纹牙的前端，从而能够减少接触
面积，缓和不完全接触状态，大幅度减少距离危险断面近的、在锥台形部螺纹牙根处的应力， 具有可靠的疲劳强度和有效的防松性能。
例2:如图所示，螺母选用M22，直径为22mm，高度H为18 mm，外径T约为37mm在距 离螺母顶端约2 mm处螺母两侧各有一个环状切缝II ，切缝II高度h为1/2H为9 mm，深度L为 1/3T约为12.3咖，用压力压此切缝上表面的外侧，使得上表面外侧与下表面之间相距3nim， 此时的切缝I断面形状为梯形结构，此时螺母的螺距发生微小的变化，螺母的螺距略小于螺 栓的螺距，螺母与螺栓螺合时，连接更紧密，不容易发生松动；规格为M22的螺栓，包括螺 栓头部l、螺栓圆柱部2和螺纹部(图6),螺纹部由不完全螺纹部、螺纹牙除去部和完全螺 纹部组成，螺纹部从螺纹根部开始螺纹被斜向除去一部分，这部分形成锥台形的螺纹牙除去 部，由锥台形螺纹部的最小径处向圆柱部缓慢呈圆弧状扩径而形成不完全螺纹部。
M22的螺栓选用材料SCN440，硬度fi为300，螺母材料为SC國630，螺母的硬度Ii为240， 使得螺栓和螺母在螺合过程中接触面积增大，减小应力集中，还提高了疲劳强度；将螺栓圆 柱部2和螺栓头部1连接处的圆弧面半径R增大到1. 5 mm，并对螺栓圆柱部2与螺栓头部1 连接处的圆弧面用直径为1咖的钢球进行冲击处理，钢球的冲击速度为200m/s，冲击受处理 面积为400%,这样不仅使组织细化，产生了压缩残余应力，而且使硬度硬化，，增大了疲劳强度，另外提高了螺栓的使用寿命。
螺母与螺栓螺合时，螺栓的锥台形螺纹牙除去部5各螺纹的高度，与分摊的表面压力成
反比递减，从而使锥台形部各螺纹所承受的负荷均一化，可缓和集中在螺母的内侧端面区域 的锥台形部螺纹牙根处的张力和曲力，可以大幅度提高螺栓的疲劳强度，根据被连接体的厚 度来选择螺栓的螺杆的长度，并在必要时使用垫片，从而能够将螺母调节到最佳位置，获得
良好的螺合状态，此时螺母以全长的80%与螺栓的锥形部相螺合，锥台形的螺纹牙除去部5 的各螺纹牙顶的连线与螺栓轴线的夹角为6%±1%，使锥台形部螺纹牙仅接触易弯曲螺母的螺 纹牙的前端，从而能够减少接触面积，缓和不完全接触状态，大幅度减少距离危险断面近的、 在锥台形部螺纹牙根处的应力，具有可靠的疲劳强度和有效的防松性能。
权利要求
1、一种使用切缝螺母的螺栓结合体，该螺栓结合体包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓头部、螺栓圆柱部和螺纹部，螺纹部由不完全螺纹部、螺纹牙除去部和完全螺纹部组成，其特征在于所述螺母两侧中上部各设有一个断面形状为三角形或梯形的环状切缝。
2、 根据权利要求1所述的使用切缝螺母的螺栓结合体，其特征在于所述的螺栓与其连接件螺 母的螺合位置，满足下式时获得良好的螺合状态，不完全螺纹部与螺栓连接件螺母的螺合 长度a与螺母高度H的关系为a= (0. 5~0. 8) H。
3、 根据权利要求1所述的使用切缝螺母的螺栓结合体，其特征在于所述的环状切缝是由与螺 母轴线方向垂直，高度h为螺母高度H的1/8-1/2，深度L为螺母外径T的1/4-1/3的切缝 经过施压形成，使得切缝的上表面与下表面贴合或有一定的距离。
4、 根据权利要求1所述的使用切缝螺母的螺栓结合体，其特征在于所述的螺栓材料硬度Hb 和粗螺纹螺母的材料硬度Hn的关系为H^ (0.4~0.9) Hb。
5、 根据权利要求1所述的使用切缝螺母的螺栓结合体，其特征在于增大螺栓的螺栓头部和螺 栓圆柱部的过渡部分圆弧面半径R，并用冲击力对螺栓头部和螺栓圆柱部的过渡部分圆弧 面进行局部塑性加工。
6、 根据权利要求5所述的使用切缝螺母的螺栓结合体，其特征在于所述的圆弧面半径R是工 业规格ISO中规定的圆弧面半径的1. 5~3倍。
7、 根据权利要求5所述的使用切缝螺母的螺栓结合体，其特征在于所述的用冲击力对螺栓头 部和螺栓圆柱部的过渡部分圆弧面进行局部塑性加工，是采用钢球对圆弧面进行冲击处理， 钢球的射出速度为50~200m/s，冲击受处理面积为150%~400%。
全文摘要
使用切缝螺母的螺栓结合体，属于机械连接件技术领域，包括螺栓和螺母，螺栓包括螺栓头部、螺栓圆柱部和螺纹部，螺纹部由不完全螺纹部、螺纹牙除去部和完全螺纹部组成，螺母两侧中上部各设有一个断面形状为三角形或梯形的环状切缝。本发明中螺母两侧的切缝被压紧后，螺母两侧的螺距变小，和螺栓螺合时更紧密，能有效防止松动，还增大了疲劳强度，另外成本低，可批量生产。
文档编号F16B39/00GK101576114SQ20091001103
公开日2009年11月11日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者孙中强, 西田新一 申请人:孙中强