一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副的制作方法

本发明涉及螺纹连接技术，具体涉及一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副。

背景技术：

1、防松螺母是一种通过特殊结构设计实现紧固防松功能的螺母。在机械连接中，普通螺母与螺栓依靠螺纹副之间的摩擦力实现自锁，但在振动、冲击或交变载荷等动载荷工况下，这种自锁的可靠性会显著降低，螺母容易发生松脱。防松螺母正是为解决这一问题而设计的专用紧固件，其核心功能是防止螺纹连接在外部载荷作用下发生松脱。

2、公开号为cn1349056a的中国发明专利中，公开了一种防松螺母组件，该防松螺母组件，由凸螺母和凹螺母构成。凸螺母外形与普通六角螺母相似，其上方凸起部分为偏心斜锥面，该锥面与螺纹孔不同心；凹螺母外形与普通六角法兰螺母相似，其上方凹进的斜锥面与螺纹孔同心。安装时，先将凸螺母旋紧在螺栓上，再将凹螺母旋进螺栓。在旋紧过程中，凹螺母的斜锥面接触凸螺母的偏心锥面，两个螺母在旋紧扭矩力和偏心结构的共同作用下，消除了螺纹间隙。该结构利用偏心楔形原理，使两个螺母死死抱住螺栓，实现机械自锁。

3、现有的偏心楔形防松螺母组件仅能产生单一方向的径向锁紧力，在高振动、高负载的复杂工况下，单一方向的锁紧机制不足以有效抵抗螺纹副沿切向的松动趋势，导致残余轴力衰减严重，防松可靠性不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，以解决现有技术中的偏心楔形防松螺母单一径向锁紧机制对抗切向振动不足，导致高振动环境下残余轴力大幅衰减的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，包括第一螺母、第二螺母和螺栓，所述第一螺母上设置有螺旋面，所述第二螺母上设置有斜坡面，所述第一螺母和所述第二螺母依次旋合于螺栓上，在旋紧状态下，所述螺旋面与所述斜坡面抵接配合，使所述第一螺母与所述第二螺母之间形成偏心配合，以缩减所述第一螺母、所述第二螺母与所述螺栓之间的螺纹间隙并形成径向挤压锁紧，所述螺旋面为对数螺旋面，所述对数螺旋面的螺旋线上任意点的切线与该点至极径中心的连线之间的夹角为恒定角度，所述恒定角度构成自锁角；

3、在所述螺旋面与所述斜坡面的抵接位置处，所述恒定角度构造为使所述第一螺母与所述第二螺母在所述抵接位置沿切线方向形成自锁。

4、进一步地，所述恒定角度为5.5°。

5、进一步地，所述斜坡面与所述螺栓的螺纹孔轴线的夹角为9.5-16°。

6、进一步地，所述斜坡面的表面粗糙度ra在1.0-3.2之间。

7、进一步地，所述第二螺母上设置有避让结构，用于在所述第一螺母与所述第二螺母形成偏心锁紧时避让干涉部位。

8、进一步地，所述避让结构为设置于所述第二螺母上的避让内圆孔。

9、进一步地，所述第一螺母为凸螺母，所述螺旋面设置于所述凸螺母的凸起部外侧面；

10、所述第二螺母为凹螺母，所述斜坡面设置于所述凹螺母的凹进部内侧面。

11、进一步地，所述径向挤压锁紧形成沿径向的锁紧力；

12、所述切线方向的自锁在所述抵接位置处形成沿切向的锁紧力，所述径向锁紧力与切向锁紧力共同构成双重锁紧结构。

13、一种紧固连接结构，包括螺栓、被紧固件以及上述所述的带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，所述螺栓穿过所述被紧固件，所述带有螺旋配合面的偏心防松螺母副旋合于所述螺栓上并压紧所述被紧固件。

14、与现有技术相比，本发明提供的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，通过在第一螺母上设置对数螺旋面作为与第二螺母的斜坡面的抵接配合面，利用对数螺旋面的螺旋线上任意点的切线与该点至极径中心的连线之间的夹角为恒定角度的几何特性，并在螺旋面与斜坡面的抵接位置处将该恒定角度构造为使第一螺母与第二螺母沿切线方向形成自锁，使得该防松螺母副在依靠偏心配合产生径向挤压锁紧力的基础上，于抵接位置处额外形成了切线方向的自锁力；

15、该切线方向的自锁力直接作用于抵抗螺纹副沿切向的松动趋势，弥补了单一径向锁紧力对切向振动抵抗不足的缺陷，在该切线方向自锁力与径向挤压锁紧力的共同作用下，螺纹副在径向和切向两个方向上同时受到约束，振动能量需同时克服两个方向的锁紧力方能导致螺母松脱，横向振动试验结果表明该防松螺母副在次振动后的残余轴力保持率为87%，相对于现有偏心楔形防松螺母组件的63%残余轴力保持率，残余轴力衰减程度由37%降低至13%。

1.一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，包括第一螺母（2）、第二螺母（1）和螺栓（3），所述第一螺母（2）上设置有螺旋面（5），所述第二螺母（1）上设置有斜坡面（6），所述第一螺母（2）和所述第二螺母（1）依次旋合于螺栓（3）上，在旋紧状态下，所述螺旋面（5）与所述斜坡面（6）抵接配合，使所述第一螺母（2）与所述第二螺母（1）之间形成偏心配合，以缩减所述第一螺母（2）、所述第二螺母（1）与所述螺栓（3）之间的螺纹间隙并形成径向挤压锁紧，其特征在于，所述螺旋面（5）为对数螺旋面，所述对数螺旋面的螺旋线上任意点的切线与该点至极径中心的连线之间的夹角为恒定角度，所述恒定角度构成自锁角；

2.根据权利要求1所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述恒定角度为5.5°。

3.根据权利要求1所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述斜坡面（6）与所述螺栓（3）的螺纹孔轴线的夹角为9.5-16°。

4.根据权利要求1所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述斜坡面（6）的表面粗糙度ra在1.0-3.2之间。

5.根据权利要求1所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述第二螺母（1）上设置有避让结构，所述避让结构用于在所述第一螺母（2）与所述第二螺母（1）形成偏心锁紧时避让干涉部位。

6.根据权利要求5所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述避让结构为设置于所述第二螺母（1）上的避让内圆孔（7）。

7.根据权利要求1所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述第一螺母（2）为凸螺母，所述螺旋面（5）设置于所述凸螺母的凸起部外侧面；

8.根据权利要求1所述的一种带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，其特征在于，所述径向挤压锁紧形成沿径向的锁紧力；

9.一种紧固连接结构，其特征在于，包括螺栓（3）、被紧固件（4）以及权利要求1至8中任一项所述的带有螺旋配合面的偏心防松螺母副，所述螺栓（3）穿过所述被紧固件（4），所述带有螺旋配合面的偏心防松螺母副旋合于所述螺栓（3）上并压紧所述被紧固件（4）。