一、发明领域 本发明属于螺纹紧固件领域，具体说就是改进螺栓结构，使之和螺母相配，连接可靠，自动锁紧，防松。主要目的在于提供一种技术先进，经济实用的通用产品。
二、现有技术状况
把螺栓螺母连接副中的螺栓分成两件，利用摩擦作用，只允许螺母向紧固方向转动，不允许向松动方向转动的技术早已发明，体现在如下美国专利中：514，570;537，244;764，591;915，217和4，309，140。
美国专利514，570，1894年，发明人斯坦克里夫，首先把一个普通螺栓沿轴线劈成两半（参见图3），然后把其中一半再开一坡面，坡面和中心面相交形成一棱，靠近中心线。当螺母松动时，这一半（被称为滚动件）的螺纹被螺母螺纹摩擦带动沿棱在另一半的中心面上滚动，使螺纹直径扩大，于是滚动件的螺纹咬紧螺母螺纹，阻止螺栓和螺母的相对转动，即防止进一步松动。这是一个原始发明专利，有关的其他专利都是对这一专利进行改进和演变。由于原始发明专利存在缺点，一百年来还未获得普遍应用。其主要缺点是：
1）不适合大批量生产。为了进行批量生产，很可能需要设计一种专用加工机床;并需制定新的规范;
2）浪费材料和加工工时。螺栓劈成两半，原理上说是如此，实际上两半螺栓并不能一劈而得，分剖切割产生切屑，结果一个螺栓只能用一半，浪费一半;
3）削弱螺栓强度。两半受力不均，并产生应力集中，不如相同直径的普通螺栓强度高;
4）运输保管不便。不戴上螺帽，螺栓是两半，而且截面不同，运输保管和使用都增加了工作量;
5）拆卸需要专用工具;
6）只能从螺母一端拆卸，不便用于螺钉连接;
7）安装困难。在某些情况下，两半螺栓拧上螺母困难，两半螺纹不易排列一致。
美国专利537，244，1895年，发明人斯坦克里夫，与原始发明专利不同之处在于，把螺栓的螺纹段斜剖而成大小两件（参见图4），并把大件的螺纹在靠近端部剥去几圈，形成光滑导向面，以便安装，也就是为了克服上述第7个缺点。但这一缺点并未完全克服，反而增加了加工工序。
美国专利764，591;1904年，发明人胡格斯，把滚动件做成扇形截面长条状，装配在螺栓螺纹段的相应长槽内（参见图5），长槽在松动方向一边的斜度较大，滚动件向这个方向滚动时，尖角翘起，即局部螺纹直径扩大而阻止松动。这对上述第3缺点有所克服，但给加工增加了困难。
美国专利915，217;1909年，发明人拉维利，把螺栓螺纹段切成阶梯状两段，在螺母一端的小段纵向平面上加工一坡面，在端面上加工一个改锥槽（参见图6）。这对上述第2和第4两个缺点有所克服。
美国专利4，309，140;1982年，发明人斯蒂芬等人，和上述拉维利做法相似，但在螺栓两段中心开一个六角形通孔为钥匙孔（参见图7），用相同截面形状的钥匙可以从两端开锁。这克服了上述第六缺点，当然也增加了加工困难。
从原理上看，上述类型的自锁螺栓比现行通用的螺栓连接锁紧防松形式，如弹簧垫圈，锁紧垫圈，锁紧螺母，开口销或穿钉等具有优越性，比弹簧垫圈，锁紧垫圈，锁紧螺母可靠，比用开口销和穿钉方便。问题在于尚有结构缺陷，需要克服，才有可能广泛使用。
三、发明目的
本发明之目的在于设计一种技术可靠，生产盈利，使用方便的自锁螺栓，针对上述原始发明的各种缺点，逐一改进，以达如下具体目地：
1）保持螺栓生产技术的继承性，设计一种利用现有加工设备便能大量生产的自锁螺栓;
2）节省材料，降低工时;
3）保持标准螺栓连接强度;
4）保持螺栓整体性，便于保管运输和使用;
5）便于拆换，勿需专用工具;
6）可从螺母一端拆卸;
7）安装维修方便，与普通螺栓或螺钉一样使用，对装配维修工人勿需特殊技术要求。
四、发明实施方案图
图8 组合式自锁螺栓立体分解图。
图9 组合式自锁螺栓和螺母连接副剖视图。
图10 图9之1-1剖面图。
图11 组合式自锁螺栓演变方案（1）局部剖视图。
图12 组合式自锁螺栓演变方案（2）剖面图。
图13 组合式自锁螺栓演变方案（3）局部剖视图。
图14 组合式自锁螺栓演变方案（4）局部剖视图。
图15 图14之Ⅰ-Ⅰ剖面图。
图中代号说明：主实施方案图中的代号为普通数字和字母，而演变方案（1）图中的代号为相应之数字和字母，但在其右上角加一撇，演变方案（2）图中代号也为相应之数字和字母，但在其右上角加两撇，演变方案（3）图中代号数字和字母右下角加1。演变方案（4）在右下角加2。
10/10′/10″/101/102组合式自锁螺栓
11/11′/111/112螺栓头
12″/122坡口斜面
13″/132槽之底面
14″/14212″和13″之交线
16/16″/161/162螺杆端面
17/17″ 螺杆上之横向槽
18/18″ 螺杆开孔26/26″和27/27″之中心线
19/19″/191/192螺杆中心线
19a/19a′/191a/192a螺杆中心水平面
19b/19b′/192b螺杆中心垂直面
20/20′ 组合式螺栓主体件
21/21′ 螺杆
22/22′ 螺纹
23/23′ 槽17的左壁面
24 槽17的右壁面
25 槽17的底平面
26/26′ 槽壁23/23′上之螺孔或光孔
27/27′ 槽壁24/24′上之螺孔或光孔
30/30′/301/302组合式自锁螺栓锁紧块
31/312锁紧块30之底面或302把柄
32/322锁紧块30或302之螺纹
33 锁紧块30之左壁面
34 锁紧块30之右壁面
35 从壁面33至34之通孔
38/382孔35之中心线/演变方案（4）中的端面孔
39 螺纹32之中心线
39a 螺纹32之中心水平面
39b 螺纹32之中心垂直面
40 机螺钉
41 机螺钉40之螺纹
42 机螺钉40之螺钉头
43 机螺钉头承力环面
48 机螺钉头上的螺丝刀槽
50/50′ 标准螺母
52 螺母50之螺纹
e/e″ 从中心线18至中心垂直面19a或19a″之距离
f/f″ 从中心线18至中心水平面19a或19a″之距离
t/t″ 从底面31至中心水平面19a/19a″之距离
E″/E2从斜面12″和底面13″交线即14″至中心垂直面距离
L1从螺杆端面16至槽壁24之距离
L2槽17之宽度
L3锁紧块厚度
d 螺杆10之直径
d1孔26之直径
d2机螺钉螺纹41之直径
d3孔35之直径
d4孔27之直径
d5机螺钉头42之直径
α/α′/α″/α2夹角
五、发明实施方案说明
参见图8，组合式自锁螺栓10由三个零件组成：主体件20，锁紧块30，机螺钉40。主体件20带螺栓头11，螺杆21，右螺纹22，槽17槽宽L2，槽壁23带螺孔26，槽壁24带光孔27，主体件中心线19贯通螺栓头11及螺杆端面16，中心垂直面19b和中心水平面19a于螺杆中心线垂直相交，把螺杆21分成四等份，槽壁23和24均垂直于中心水平面19a，与槽底平面相交。参见图10，槽底面25与中心水平面19a相交于右边缘附近，夹角为α，右边缘高出交点之距离为t。再看图8孔27位于螺杆21槽截面左上部份，其直径为d4，与机螺钉头42的直径d5松动配合，从端面16通槽壁面24，孔深即端面16至壁面24之距离Li，孔27中心线18平行于中心水平面19a，螺孔26直径为d1，沿中心线18直入杆体，深度2-3d1。图10示出中心线18至中心垂直面19b距离e，至中心水平面距离f。
再看图8，锁紧块30之底面31平行于螺纹中心水平面39a，两平面距离为t，39b为螺纹中心垂直面，与螺纹中心水平面39a相交于螺纹中心线39。锁紧块之两侧壁33和34垂直于中心水平面39a，两侧壁之距离即锁紧块厚度为L3，锁紧块圆弧面上之右螺纹32，孔35的直径为d3略大于螺钉41的直径d2，孔中心线38平行中心线39。槽宽度L2略大于锁紧块厚度L3。
机螺钉40之螺杆直径为d2，螺钉头42之直径为d5，螺钉头端面上的螺丝刀槽48，螺钉头环形受力面43。
主体件20，锁紧块30，机螺钉40三件组合而成组合式自锁螺栓10。组合装配应满足下列条件;第一，中心水平面19a，中心垂直面19b分别与中心水平面39a，中心垂直面39b合二而一;第二，中心线38略低于中心线18，偏差等于（d3-d2）/2;第三，壁面33和34分别于壁面23和24相对应，使螺纹32于螺纹22排列一致，构成连续螺旋线。装配顺序;首先将锁紧块30安放在主体件20的缺槽17中，然后将螺钉40从孔27插入，穿过孔35，并拧入螺孔26，使螺钉头42沉入孔27与螺栓端面平齐，即构成三件一体的自锁螺栓。再用一个右旋螺母50，其螺纹52与螺纹22相一致，以通常方式拧到螺栓10上，便组成图9所示之自锁螺栓连接副。
上述主要实施方案可以有多种演变。图11、图12、图13、图14和15分别表示演变方案1和演变方案2、演变方案3和演变方案4。在演变方案中，沿用主要方案中用的代号，不过在相应代号右上角加’或”或右下角加1或2以示区别。未加说明部份皆与主要方案相同。
演变方案1，参见图11，组合式自锁螺栓或螺钉10′包括三个零件一个主体件20′，一个锁紧块30′和一个机螺钉40′。主体件20′有螺栓头11′，螺杆21′和右旋螺纹22′缺槽17′，光孔26′，螺孔27′、光孔26′之直径与机螺钉头42′之直径为松动配合，该孔从螺栓头11端面沿中心线18′贯通至缺槽17′之左壁面。而螺孔27′沿中心线18′从缺槽17′右壁面贯通至螺杆端面16′，机螺钉40′有螺丝刀槽48′。20′30′和40′如主要方案一样组合装配，只是机螺钉40′改从螺栓头11′方向插入。
演变方案2，参见图12，与主要方案不同之处在于缺槽底面25改成两个面12″和13″，底面13″平行于中心水平面19″a，高出距离为t″，12″为斜面，与水平面13″相交，夹角为α″，12″和13″之交线14″与中心垂直面19″b距离为E″。
演变方案3，参见图13，与演变方案2不同之处在于把机螺钉改成紧定螺钉。
演变方案4，参见图14和图15，与演变方案3不同之处，去掉了紧定螺钉，拆卸时用改锥固定锁紧块位置。
六、制造和使用方法
本发明之组合式自锁螺栓制造方法如下：
主体件20可采用标准螺栓加工而成，首先在铣床上铣槽17，然后在钻床上钻孔27，开螺孔26。
锁紧块30可采用标准螺杆加工而成，首先在铣床上对剖成两半，然后切断成块，最后在钻床钻孔35。
螺钉40选用标准机螺钉。
上述三件在生产车间组合装配成三件一体的组合式自锁螺栓产品和普通螺栓产品一样，可以和相应的标准螺母配套使用，构成自锁螺栓连接副。螺母50可以一般方法拧到螺栓10上，一直可拧到如图9所示位置或其前后一，二扣的位置，即工作位置。假若螺杆不动，螺母右旋拧紧，锁紧块30的螺纹32与主体件20的螺纹22自动排列成一条连续螺纹线，如图10所示此状态称初始状态，在此状态下螺母可以继续拧紧到工作位置。如果受振动，螺母向松动方向旋转，锁紧块30就由螺纹摩擦力矩带动绕螺钉40旋转，底面31离开底面25，螺纹22和32的共同组合直径，即装配直径扩大，两者产生相对径向和轴向位移，螺纹线间断错位，螺纹32就挤紧在螺母螺纹52之中，阻止螺母50继续松动。此称为锁紧状态。
如果拆卸螺母50，首先把螺母50向拧紧方向拧动一下，带动锁紧块30回复到初始状态，使两部分螺纹22和32连续一致，接着，拧紧机螺钉40，使螺钉头承力面43压在锁紧块侧壁34上，把锁紧块固定在初始状态;然后便可按一般方法卸下螺母50。
自动锁紧螺栓连接牢固;防松可靠，如果在拧紧螺母后，人为予先松动一下螺母，即反拧一下到锁紧状态，将更是万无一失。
中心线18之准确位置，即e，f值和α角之大小与螺栓10的直径d的大小及螺纹22，32和52之精度，间隙有关。d值和螺纹配合间隙越大e、f和α值也应相应增大，使锁紧块30旋转产生足够的锁紧力矩。
小螺钉40起大作用，一是把20和30两件连成一体，二是30件的旋转中心，三是开锁的钥匙。
它代替了美国专利514，570;537，591;915，217中的滚动棱，也代替美国专利764，591;和4，309，140中的专用工具。演变方案2，保留了美国原始发明专利514，570;（1894年）中的滚动棱，以代替主要方案中小螺钉的旋转中心的作用。所以当螺母拧紧后，取下小螺钉，仍不失自锁防松作用。这一方案可防小螺钉失落而自锁失效，也可防非工作人员任意拆卸，特别是如果把小螺钉改成非标件，更能起有效防盗防破坏作用。
演变方案3是演变案2的进一步演变，把机螺钉改用紧定螺钉。光孔27″改成与紧定螺钉相应之螺孔，螺孔26″和光孔35″均可取消。
演变方案4为演变方案3的进一步演变，去掉紧钉螺钉，靠主体件和锁紧块自身结构组合一体，并具有自锁功能。
经上述说明可知，本发明之组合式自锁螺栓，对美国原始发明及随后改进发明之自锁螺栓缺点逐一进行克服，保留一分为二，互相制约，利用摩擦形成自锁功能的优点，增添了合二而一，以小制大和综合优化之特色。
以前专利都是以不同方式把整体螺栓一分为二，本专利申请书申请之专利不仅是以独特方式一分为二，更主要的是合二而一，并从便于合二而一的角度来考虑一分为二，不仅是要连接牢固和自锁功能可靠，而且要降低生产投资和生产成本，节省原材料和加工工时，保持原有螺栓强度，便于保管运输，便于标准化，便于使用维修，便于取代现有某些螺纹连接的锁紧防松装置。本专利申请书申请的组合式自锁螺栓具有如下优点：
1）生产原始投资不大，在原螺栓生产线上增加后续工序，利用普通铣床，钻床即可进行批量生产。
2）锁紧块尺寸小，节省材料和工时;
3）锁紧块缺槽靠近螺杆尾端，不致削弱强度，因螺纹连接危险截面在承力面第一扣，及过渡截面处（参见图1和图2）;
4）螺栓为一组合整体，便于运输保管;
5）勿需专用工具：
6）可从螺栓头方向拆换螺母;
7）三件一体，便于选配螺母，便于装拆。
另外，采用本组合式自锁螺栓，勿需用平垫，弹簧垫圈，止动垫圈，扣紧螺母，自锁螺母，锁紧销，锁紧楔等，即节约材料（以M20螺栓为例，每个自锁螺栓比相应六角槽型螺母及开口销锁紧螺栓节约20克），节约工时，也节约空间。所以组合式锁螺栓可以广泛取代普通螺栓，及其锁紧防松结构，用于飞机，火箭，汽车，火车，自行车，船舶，铁路，桥梁均无不可。特别适合航空用，因为它符合最小重量最小空间，最安全可靠等原则。