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精度设计及测量技术第九章一螺纹的种类和使用要求一螺纹的种类和使用要求在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占有很重要的地位。根据其用途可分为三类:普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/282普通螺纹：普通螺纹：n通常也称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性联接的可靠性。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/283传动螺纹：传动螺纹：n这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的使用要求是传传递递动动力力的的可可靠靠性性或或传传递位移的准确性递位移的准确性。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/284紧密螺纹：紧密螺纹：n这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/285二普通螺纹的主要几何参数二普通螺纹的主要几何参数n螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的顶部截去H/8和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型是具有螺纹的基本尺寸。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/286普通螺纹基本牙型：返回大径返回小径返回中径返回螺距返回牙型半角返回螺纹旋合长度螺纹旋合长度第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2871大径大径(D，d)：n n大大大大径径径径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即D=d。n内螺纹的大径D又称底底径径,外螺纹的大径d又称顶顶径径。普通螺纹大大径径的的基基本本尺尺寸寸为为螺螺纹公称直径尺寸纹公称直径尺寸。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/288小径小径(D1，d1)：n n小小小小径径径径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等,即D=d1。n内螺纹的小径D1又称顶径顶径,外螺纹的小径d1又称底径底径。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/289中径中径(D，d)：n n中中中中径径径径是指一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的母线称为中径线，其轴线即为螺纹轴线,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即即D=d。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28104螺距螺距(P)：n n螺距螺距螺距螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28115单一中径单一中径(D2s，d2s)：n单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半地方的直径。用以表示螺纹中径的实际尺寸。用以表示螺纹中径的实际尺寸。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2812牙型半角（牙型半角（/2）：）：n n牙牙型型半半角角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2813螺纹旋合长度：螺纹旋合长度：n螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度轴向长度。2021/2/28148、导程、导程L：n 同一螺旋线上相邻两牙中径线上对应点间的轴向距离。单线螺纹，L=P，多线螺纹，L=nP n螺纹线数第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28159、原始三角形高度（、原始三角形高度（H）和牙型高度（和牙型高度（5/8H）：）：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/281610、螺纹接触高度、螺纹接触高度：n 两相配合螺丝纹牙型上，相互重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2817三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：n螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有五个:大大径径、小小径径、中中径径、螺螺距距和和牙牙型型半半角角。这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生一定的加工误差,不仅会影响螺纹的旋合性、接触高度、配合松紧、还会影响联接的可靠性,从而影响螺纹的互换性。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2818三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：n内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要分别小于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2819三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：n由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。因此对对螺螺纹纹互互换换性性影影响响较大的参数是中径、螺距和牙型半角。较大的参数是中径、螺距和牙型半角。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28201中径偏差的影响：中径偏差的影响：n中径偏差是指中径的实际尺寸中径偏差是指中径的实际尺寸(以单一中径体现以单一中径体现)与基本尺寸之代数差与基本尺寸之代数差。n就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。n要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了普通螺纹的中径公差。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28212螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（1）：n螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。n单个螺距偏差：单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，它与旋合长度无关。n螺螺距距累累积积偏偏差差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28222螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（2）：n如图所示，假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为P(m)。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有P的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减小一个数值必须使外螺纹的中径减小一个数值fp(m)。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2823螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28242螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（3）：n同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差的内螺纹与其结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在P。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个数值fp。fp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称为螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28253牙型半角偏差的影响（牙型半角偏差的影响（1）：）：n牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。牙型半角偏差对旋合性的影响如图所示。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2826牙型半角偏差对旋合性影响示例：牙型半角偏差对旋合性影响示例：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28273牙型半角偏差的影响（牙型半角偏差的影响（1）：）：n外外螺螺纹纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中径减小一个数值f/2。n内内螺螺纹纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹中径增大一个数值f/2，该值称为牙型半角偏差的中径当量。牙型半角偏差的计算公式如教材P159所示。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28284普通螺纹实现互换性的条件普通螺纹实现互换性的条件第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2829作用中径：n作用中径：作用中径：在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。n作作用用中中径径的的度度量量：在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的一个理想内（外）螺纹的中径称为外（内）螺纹作用中径d2m（D2m），它可以表达为：n外螺纹：n内螺纹：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2830中径公差：n对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中中径径、螺螺距距和和牙牙型型半半角角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成作用中径。考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的综合影响。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2831螺纹中径合格性判断原则：n由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰勒原则:n实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径最小实体牙型的中径。用表达式即为：n外螺纹：n内螺纹：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2832d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2833例1、有一螺栓M2426h，中径基本尺寸d2=22.701 mm，测得其单一中径d2S=25.5mm，螺距误差P=+35m，牙型半角误差/2（左）=-30，/2（右）=+65，试判断其合格性。解：1）查附表9-29-3，得：中径上偏差 es=0 中径公差 Td 2=170m，经计算可得外螺纹中径极限尺寸 d2max=22.701 mm，d2 min=22.531 mm，2）计算螺距累积偏差和牙型半角误差的中径当量及作用中径为 f P=1.73235m=0.061mm f a/2=0.0732（3-30+265）m=0.032 mm =25.5+0.061+0.032=25.593mm 3）判断合格性 d2m=25.593mmd2max=22.701 mm，d2S=25.5mmd2 min=22.531 mm，故该螺纹中径不合格。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2834四、普通螺纹的精度设计四、普通螺纹的精度设计第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28351、螺纹公差带、螺纹公差带:n公公差差带带的的大大小小和和公公差差等等级级：公差带的大小由公差值确定，表示螺纹中径尺寸的允许变动量。内外螺纹中径的公差等级见教材P156表9-1。其中6级为基本级。级为基本级。n公公差差带带的的位位置置和和基基本本偏偏差差:公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离，该距离由基本偏差决定。规定内螺纹的下偏差（EI）和外螺纹的上偏差（es）为基本偏差。对对内内螺螺纹纹规规定定代代号号为为H和和G的的两两种种基基本本偏偏差差；对对外外螺螺纹纹规规定定代代号号为为e、f、g、h四四种种基基本本偏偏差差。基本偏差值见教材P157表9-3。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2836螺纹中径和顶径的基本偏差：第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28372、螺纹公差等级与旋合长度、螺纹公差等级与旋合长度(1)：n螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关，还与螺纹的旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距的累积误差愈大，较难旋合，且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度。因此对不同的旋合长度规定不同大小的公差带，旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28382、螺纹公差等级与旋合长度、螺纹公差等级与旋合长度(2)：n国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，分为短（S）、中（N）、长（L）三种旋合长度。见教材P158表9-4、9-5。n国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的公差带，分别是精密级、中等级和粗糙级，代表着不同的加工难度。见教材P158表9-4、9-5。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28393、螺纹精度设计、螺纹精度设计(1)：n结合精度的确定：结合精度的确定：n精密级用于精密联结螺纹。n中等级用于一般用途联结。n粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。n旋合长度的确定：旋合长度的确定：一般多用N组。根据公称直径和螺距选择。见教材P158表9-4、9-5n公公差差带带的的确确定定：是螺纹公差等级和基本偏差的组合。表示方法是公差等级后加上基本偏差代号。如外螺纹：6f；内螺纹：6H。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28403、螺纹精度设计、螺纹精度设计(1)：n配配合合的的选选用用：理论上，表中的内外螺纹可以构成各种配合，但从保证足够的接触高度出发，最好选用H/g、H/h、G/h的配合。n表面粗糙度：表面粗糙度：国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。n一般情况下，选选用用中中等等精精度度、中中等等旋旋合合长长度度的的公公差差带带，即即内内螺螺纹纹公公差差带带常常选选6H、外外螺螺纹纹公差带公差带6h、6g应用较广。应用较广。第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/28414、普通螺纹的标记：、普通螺纹的标记：n完整的螺纹标记由螺纹代号（含螺纹公称直径、螺距、）、螺纹公差等级代号（按中径、顶径顺序）和螺纹旋合长度组成，中间用“”隔开。n举例：外螺纹：M205g6gS 内螺纹：M201.5左6H 内外螺纹配合时：M2026H/5g6gS第第二二章章 螺螺纹纹公公差差与与检检测测2021/2/2842