精设计与质量控制基础典型零部件精及互换性螺纹的公差与配合——杨.pptx
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1、一、概述一、概述1.1.螺纹的种类和使用要求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。根据其用有很多,占有很重要的地位。根据其用途可分为三类途可分为三类:普通螺纹、传动螺纹和紧普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。密螺纹。(1)普通螺纹:通常也称紧固螺纹,主要用于联接和紧固各种机通常也称紧固螺纹,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(便于装配和拆换便于装配和拆换)和和联接的可靠性联接的可靠性。(2)传动螺纹:这这类类螺螺纹纹通通常常用用于于传传递递运运动动或或动动
2、力力。螺螺纹纹联联接接的的使使用用要要求求是是传传递递动动力力的的可可靠靠性性或或传传递递位位移的准确性移的准确性。(3)紧密螺纹:这这类类螺螺纹纹用用于于密密封封联联接接。螺螺纹纹的的使使用用要要求求是是结结合合紧紧密密,不不漏漏水水、不不漏漏气气和和不漏油。不漏油。二、普通螺纹的主要几何参数螺螺纹纹的的几几何何参参数数取取决决于于螺螺纹纹轴轴向向剖剖面面内内的的基基本本牙牙型型。其其基基本本牙牙型型是是将将原原始始三三角角形形(等等边边三三角角形形)的的顶顶部部截截去去H/8H/8和和底底部部截截去去H/4H/4所所形形成成的的内内、外外螺螺纹纹共共有有的的理理论论牙牙型型。该该牙牙型型是
3、是具具有有螺螺纹纹的的基基本尺寸。本尺寸。普通螺纹基本牙型: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1大径(D、d):大大径径是是指指与与内内螺螺纹纹牙牙底底或或外外螺螺纹纹牙牙顶顶相相切切的的假假想想圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的直直径径。相相结结合合的的内内、外螺纹的大径基本尺寸相等,即外螺纹的大径基本尺寸相等,即D=d D=d。内内螺螺纹纹的的大大径径D D又又称称”底底径径”,外外螺螺纹纹的的大大径径d d又又称称”顶顶径径”。普普通通螺螺纹纹大大径径的的基基本本尺尺寸寸为为螺纹公称直径螺纹公称直径尺寸。尺寸。小径(D1、d1):小小径径是是
4、指指与与内内螺螺纹纹牙牙顶顶或或外外螺螺纹纹牙牙底底相相切切的的假假想想圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的直直径径。相相结结合合的的内内、外外螺螺纹的小径基本尺寸相等纹的小径基本尺寸相等,即即D D=d=d1 1。内内螺螺纹纹的的小小径径D D1 1又又称称“顶顶径径”,外外螺螺纹纹的的小小径径d d1 1又称又称“底径底径”。中径(D、d):中中径径是是指指一一个个假假想想圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的直直径径,该该圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的母母线线通通过过螺螺纹纹牙牙型型上上沟沟槽槽和和凸凸起起宽宽度度相相等等的的地地方方,此此假假想想圆圆柱柱称称为为中中径径圆圆柱柱。中中径径圆圆柱柱的的母母线线称称为为中
5、中径径线线,其其轴轴线线即即为为螺螺纹纹轴轴线线,相相结结合合的的内内、外外螺螺纹纹中中径的基本尺寸相等,即径的基本尺寸相等,即D D=d=d。4螺距(P):螺螺距距是是指指相相邻邻两两牙牙在在中中径径线线上上对对应应两两点间的轴向距离。点间的轴向距离。5单一中径(D2s、d2s):单单一一中中径径是是指指一一个个假假想想圆圆柱柱的的直直径径,该该圆圆柱柱的的母母线线通通过过牙牙型型上上沟沟槽槽宽宽度度等等于于螺螺距距基基本本尺尺寸寸一一半半地地方方的的直直径径。用用以以表表示示螺螺纹纹中中径的实际尺寸。径的实际尺寸。牙型半角(/2):牙牙型型半半角角是是指指在在螺螺纹纹牙牙型型上上牙牙侧侧与
6、与螺螺纹纹轴轴线线的的垂垂直直线线间间的的夹夹角角。普普通通螺螺纹纹的的牙牙型型半半角为角为3030。螺纹旋合长度:螺螺纹纹旋旋合合长长度度是是指指内内外外螺螺纹纹旋旋合合时时螺螺旋旋面面接触部分的轴向长度。接触部分的轴向长度。8 8、导程、导程S S(L L、t t):):同一螺旋线上相邻两牙中径线上对应点间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,的轴向距离。单线螺纹,S=PS=P 多线螺纹,多线螺纹,S=nPS=nP 其中:其中:n n螺纹线数螺纹线数9 9、原始三角形高度(、原始三角形高度(H H)和牙型高度(和牙型高度(5/85/8H H):):1010、螺纹接触高度
7、、螺纹接触高度:两两相相配配合合螺螺丝丝纹纹牙牙型型上上,相相互互重重合合部部分分在在垂垂直于螺纹轴线方向上的距离。直于螺纹轴线方向上的距离。三、螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺螺纹纹联联接接要要实实现现其其互互换换性性,必必须须保保证证良良好好的的旋旋合合性性和和一一定定的的联联接接强强度度。影影响响螺螺纹纹互互换换性性的的主主要要几几何何参参数数有有五五个个: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。这这几几个个参参数数在在加加工工过过程程中中不不可可避避免免地地会会产产生生一一定定的的加加工工误误差差,不不仅仅会会影影响响螺螺纹纹的的旋旋合合性性、接接触触高高度度、配配
8、合合松松紧紧、还还会会影影响响联联接接的的可可靠靠性性,从而影响螺纹的互换性。从而影响螺纹的互换性。内内、外外螺螺纹纹加加工工后后,外外螺螺纹纹的的大大径径和和小小径径要要分分别别小于内螺纹的大径和小径,才能保证旋合性。小于内螺纹的大径和小径,才能保证旋合性。由由于于螺螺纹纹旋旋合合后后主主要要是是依依靠靠螺螺牙牙侧侧面面工工作作,如如果果内内、外外螺螺纹纹的的牙牙侧侧接接触触不不均均匀匀,就就会会造造成成负负荷荷分分布布不不均均,势势必必降降低低螺螺纹纹的的配配合合均均匀匀性性和和联联接接强强度度。因因此此对对螺螺纹纹互互换换性性影影响响较较大大的的参参数数是是中中径径、螺螺距距和牙型半角和
9、牙型半角。1中径偏差的影响: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)与与基本尺寸之代数差。基本尺寸之代数差。就外螺纹而言,中径若比内螺纹大,必然影响旋合就外螺纹而言,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,联接强度性;若过小,则会使牙侧间的间隙增大,联接强度降低。降低。要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了普通螺纹的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。中径公差。2螺距误差的影响(1)螺距误差可分为单个螺距误差和螺距累积误差两种。螺距误差可分为单个螺距误差和螺距累积误差两种。单单个个螺螺距距误误差差:是是指指单单
10、个个螺螺距距的的实实际际值值与与其其公公称称值值之代数差,它之代数差,它与旋合长度无关与旋合长度无关。螺螺距距累累积积误误差差:是是指指在在规规定定的的螺螺纹纹长长度度内内,任任意意个个实实际际螺螺距距与与其其公公称称值值的的最最大大差差值值,它它与与旋旋合合长长度度有有关关。螺距累积误差对互换性的影响更为明显。螺距累积误差对互换性的影响更为明显。2螺距误差的影响(2)假设内螺纹具有基本牙型,仅与存在螺距误假设内螺纹具有基本牙型,仅与存在螺距误差的外螺纹结合。外螺纹差的外螺纹结合。外螺纹N N个螺距的累积误差个螺距的累积误差为为PP(m)(m)。内、外螺纹牙侧产生干涉而内、外螺纹牙侧产生干涉而
11、不能旋合。为防止干涉,为使具有不能旋合。为防止干涉,为使具有PP的外的外螺纹旋入理想的内螺纹螺纹旋入理想的内螺纹,就就必须使外螺纹的中必须使外螺纹的中径减小一个数值径减小一个数值fp(m)fp(m)。如下图所示如下图所示。L理论=nPL实际=nP1Pfp/2螺距累积误差对旋合性的影响示例(螺距累积误差对旋合性的影响示例(1 1):):内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹螺距累积误差对旋合性的影响示例(螺距累积误差对旋合性的影响示例(2 2):):2螺距误差的影响(3):同理,假设外螺纹具有基本牙型,与仅存在螺距同理,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。设在偏差的内螺纹与其结合。设在N
12、 N个螺牙的旋合长度个螺牙的旋合长度内,内螺纹存在内,内螺纹存在PP。为保证旋合性,就必须将。为保证旋合性,就必须将内螺纹中径增大一个数值内螺纹中径增大一个数值f fp p。f fp p就是为补偿螺距累就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的当量数值,称为积误差而折算到中径上的当量数值,称为螺距误螺距误差的中径补偿值差的中径补偿值。两种情况下的当量计算公式为:。两种情况下的当量计算公式为:3牙型半角误差的影响(1):牙牙型型半半角角误误差差是是指指牙牙型型半半角角的的实实际际值值对对公公称称值值的的代代数数差差,是是螺螺纹纹牙牙侧侧相相对对于于螺螺纹纹轴轴线线的的位位置置误误差差。对对螺螺纹纹的
13、的旋旋合合性性和和联联接接强强度度均均有有影影响响。牙牙型型半半角角误误差差对对旋旋合合性性的的影影响如下图所示。响如下图所示。牙型半角误差对旋合性影响示例:牙型半角误差对旋合性影响示例:3牙型半角误差的影响(2):外外螺螺纹纹:外外螺螺纹纹存存在在牙牙型型半半角角误误差差时时,必必须须将将外外螺螺纹纹牙牙型型沿沿垂垂直直螺螺纹纹轴轴线线的的方方向向下下移移,从而使外螺纹的中径减小一个数值从而使外螺纹的中径减小一个数值f f/2/2。内内螺螺纹纹:内内螺螺纹纹存存在在牙牙型型半半角角误误差差时时,必必须须将将内内螺螺纹纹中中径径增增大大一一个个数数值值f f/2/2,该该值值称称为为牙牙型型半
14、半角角误误差差的的中中径径补补偿偿值值。牙牙型型半半角角偏偏差差的计算公式如下:的计算公式如下:f fa/2a/2=0.073P(k1*=0.073P(k1*/2/2(左)左)+k2*/2/2(右)右))/20/20时,时,k1(k1(或或k2)=2k2)=2/20/20时,时,k1(k1(或或k2)=3k2)=31)作用中径:作作用用中中径径:在在旋旋合合时时,在在旋旋合合长长度度内内实实际际起起作作用用的的中径。中径。作作用用中中径径的的度度量量:在在规规定定的的旋旋合合长长度度内内,恰恰好好包包容容实实际际外外(内内)螺螺纹纹的的一一个个理理想想内内(外外)螺螺纹纹的的中中径径称称为为外
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