[发明专利]圆弧螺纹连接副的设计方法

说明书

本发明涉及圆弧螺纹连接副的设计方法。在圆弧螺纹连接副参数设计时，通过使外圆弧螺纹的参数满足0.13k0.2和0.2m0.3，通过使内圆弧螺纹的参数满足0.29M0.37，0.3s0.36，通过0.6n0.8校核圆弧螺纹连接副的配合间隙，能够极大提高外圆弧螺纹和内圆弧螺纹结构参数的设计效率，减少了重复试验的次数，解决了目前的圆弧螺纹连接副的螺纹参数设计效率低的技术问题。

技术领域

本发明涉及圆弧螺纹连接副的设计方法。

背景技术

螺纹连接是一种常见的机械连接方式，具有结构简单、连接可靠、装拆方便等优点，现有螺纹的螺纹牙型可分为三角形螺纹、锯齿形螺纹、梯形螺纹和管螺纹等。《钢结构用高强度锚栓连接副》(GB/T 33943-2017)中规定了M20-M64钢结构用高强度锚固锚栓连接副的技术要求及尺寸规格，全部采用一般用途普通米制螺纹，即三角螺纹。《风力发电机组高强螺纹连接副安装技术要求》(GB/T 33628-2017)中规定了风力发电组中M6-M64螺栓、螺钉、螺柱和螺母的螺纹连接副的安装技术要求，也采用的是一般用途普通米制螺纹。通常情况下，螺纹配合的精度为6g/6H，在实际使用过程中，螺纹一旦出现磕碰，将影响正常螺纹连接。

普通米制螺纹的加工通常采用滚压加工，对材料的尺寸公差要求较高，增加了加工难度，后续进行表面防腐处理后，对螺纹安装副的安装精度要求较高。现有的一般用途米制螺纹牙型，螺栓与螺母、锚栓与螺母之间的连接不够平滑，容易产生应力集中现象，在风力发电机组正常工作状态下等高频往复动态荷载作用下，极易发生断裂或松动，一旦发生失效，人工检修维护很难及时发现，存在一定工程隐患。

授权公告号为CN209818480U的中国专利和公布号为CN109967982A的中国专利申请均公开了一种圆弧螺纹连接副，这种圆弧螺纹采用大螺距和非等宽齿厚，不仅能够降低应力集中，提高疲劳性能，加工成本也更低。但是目前这种螺纹的结构参数在设计过程中还需要反复的试验验证，螺纹的结构参数设计效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆弧螺纹连接副的设计方法，用于提高圆弧螺纹连接副结构参数的设计效率。

本发明的外圆弧螺纹设计方法采用如下技术方案：

圆弧螺纹连接副的设计方法包括以下步骤：

1)根据外圆弧螺纹轮廓曲线和内圆弧螺纹轮廓曲线，建立坐标系，求出外圆弧螺纹轮廓线曲线方程和内圆弧螺纹轮廓线曲线方程；

2)确定外圆弧螺纹和内圆弧螺纹各部分参数的大小；

3)取n＝(d-D₁)/(D-d₁)，D₁为内圆弧螺纹小径，D为内圆弧螺纹大径，d₁为外圆弧螺纹小径，d为外圆弧螺纹大径；n为圆弧螺纹连接配合间隙系数，满足：0.6n0.8，通过n校核圆弧螺纹连接副的配合间隙是否符合要求；

步骤1)中，外圆弧螺纹轮廓线由第一牙顶圆弧段、外螺纹第一切线段、外螺纹牙底圆弧段、外螺纹第二切线段和第二牙顶圆弧段依次组成，第一牙顶圆弧段和外螺纹牙底圆弧段的半径相同，外螺纹第一切线段和外螺纹第二切线段分别与第一牙顶圆弧和外螺纹牙底圆弧相切；

内圆弧螺纹轮廓线由第一牙底圆弧段、内螺纹第一切线段、直线段、内螺纹第二切线段和第二牙底圆弧段依次连接组成，直线段与内圆弧螺纹中轴线平行，第一牙底圆弧段与内螺纹第一切线段相切，第二牙底圆弧段与内螺纹第二切线段切线段相切；第一牙底圆弧段与第二牙底圆弧段均为内螺纹牙底圆弧段且半径相等，均为r₂；

步骤2)中，取k＝p/d₂，k为外圆弧螺纹的距径比，取m＝r₁/p，m为外圆弧螺纹圆弧系数；p为外圆弧螺纹的螺距，d₂为外圆弧螺纹中径，r₁为外圆弧螺纹圆弧半径；