第7章 螺纹的公差配合及测量 42P

1、 7.1 概述 课时数：1课时 重点：普通螺纹的主要几何参数 难点：螺纹中径的概念 授课方式：新授 新课导入： 螺纹在机械中应用很广，螺纹的互换程度也很高。 螺纹的几何参数较多，国家标准对螺纹的牙型、公差与 配合等都作了规定，以保证其几何精度。 7.1.1 7.1.1 螺纹分类及使用要求螺纹分类及使用要求 螺纹的种类繁多， 按用途用途可分为: 联结螺纹联结螺纹 传动螺纹传动螺纹 按牙型牙型可分为: 三角形螺纹三角形螺纹 梯形螺纹梯形螺纹 矩形螺纹矩形螺纹 锯齿形螺纹锯齿形螺纹 7.1.1 7.1.1 螺纹分类及使用要求螺纹分类及使用要求 1. 联结螺纹 联结螺纹又称紧固螺纹。其作用是使零件相互

2、连接或紧 固成一体，并可拆卸。 对这类螺纹的要求主要是可旋合性旋合性和联接可靠性联接可靠性，有些 还要求有密封性密封性。 旋合性旋合性是指相同规格的螺纹易于旋入或拧出，以便装配 或拆卸。 联接可靠性联接可靠性是指有足够的连接强度,接触均匀，螺纹不 易松脱。 2. 2. 传动螺纹传动螺纹 传动螺纹有传力螺杆传力螺杆和传位移丝杠传位移丝杠两种，它们与螺母结合， 通过相对运动传递力矩和位移。 传力螺杆如千斤顶千斤顶的起重螺杆、摩擦压力机摩擦压力机的传动螺杆， 主要用来传递载荷，也使被传物体产生位移，但对所移位置 没有严格要求。这类螺纹结合需有足够的强度。 传位移丝杠如机床进给机构机床进给机构中的微调

3、丝杠、计量器具计量器具中 的测微丝杠，主要用来传递位移，故要求传动准确。 传动螺纹的牙型常用梯形、锯齿形、矩形和三角形。 7.1.2 7.1.2 普通螺纹的主要几何参数普通螺纹的主要几何参数 1.普通螺纹的基本牙型 按GB 192-1981规定，基本牙型定义在轴向剖 面上。如图7-1所示。内、外螺纹的大径大径、中径中径、 小径小径的基本尺寸都在基本牙型上定义。 图图7-1 7-1 普通螺纹的基本牙型普通螺纹的基本牙型 2.普通螺纹的几何参数 （1） 原始三角形高度H 原始三角形高度为原始三角形的顶 点到底边的距离。如图7-1所示，H与螺纹螺距P的几何关系为： （2） 大径D（d） 螺纹的大径是

4、指在基本牙型上,外螺纹的 牙顶（或内螺纹的牙底）所在的假想圆柱的直径。内、外螺 纹的大径分别用D、d表示（见图7-1）。外螺纹的大径又称外 螺纹的顶径。螺纹大径的基本尺寸为螺纹的公称直径。螺纹大径的基本尺寸为螺纹的公称直径。 2.2.普通螺纹的几何参数普通螺纹的几何参数 （3） 小径 （ ） 螺纹的小径是指在螺纹的基本牙型上， 外螺纹的牙底（或内螺纹的牙顶）所在的假想圆柱的直径。 内、外螺纹的小径分别用 和 表示。内螺纹的小径又称内 螺纹的顶径。 1 d 1 D 1 D 1 d （4） 中径 （ ） 2 D 2 d 螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等处假想圆柱的直径称为 螺纹中径。内、外螺纹中径分别

5、用 和 表示。 2 d 2 D （5） 螺距P 在螺纹中径线（中径所在圆柱面的母线）上，相邻两牙 对应点间的一段轴向距离称为螺距。用P表示（见图7-1）。 螺距有粗牙和细牙两种。国家标准规定了普通螺纹公称 直径与螺距系列，如表7-1所示。 螺距与导程不同，导程是指同一条螺旋线在中径线上相 邻两牙对应点之间的轴向距离，用L表示。对单线螺纹，导程 L和螺距P相等。对多线螺纹，导程L等于螺距P与螺纹线数n的 积，即L=nP。 （6 6） 牙型角牙型角和牙型半角和牙型半角a/2a/2 牙型角是指在螺纹牙型上相邻两个牙侧面的夹角。如图 7-1所示。 普通螺纹的牙型角为60。牙型半角是指在螺纹牙型上， 某

6、一牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角（见图7-1）。普通螺纹 的牙型半角为30。 相互旋合的内、外螺纹，它们的上述六个基本参数相同。 已知螺纹的公称直径（大径）和螺距，用下列公式 可计算出螺纹的小径和中径： =D-25/8H=D-1.0825P =d-25/8H=d-1.0825P =D-23/8H=D-0.6495P =d-23/8H=d-0.6495P 如有资料，则不必计算，可直接查螺纹表格得出。 2 D 1 D 2 d 1 d （7 7） 螺纹的旋合长度螺纹的旋合长度 螺纹的旋合长 度是指两个相互 旋合的内、外螺 纹，沿螺纹轴线 方向相互旋合部 分的长度。 图7-2 螺纹的旋合长度 本课小结本

7、课小结 v螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹，对联接螺纹的要 v求主要是可旋合性和联接可靠性，有时还有密封性；对 v传动螺纹的要求主要是有足够的强度。 v普通螺纹的主要几何参数有牙型、直径、螺距、线数及 v旋向等。相互旋合的内、外螺纹，它们的基本参数相同。 v螺纹的公称直径是指螺纹的大径，螺纹的中径是螺纹牙 型的沟槽和凸起宽度相等处假想圆柱的直径 。 v外螺纹的直径用小写字母表示，内螺纹的直径用相应的 大写字母表示。 7.2 普通螺纹的几何参数误 差对互换性的影响 课时数：2课时 重点：泰勒原则 难点：作用中径的的概念 授课方式：新授 新课导入： 螺纹几何参数较多,加工过程中都会产生误差,都将不

8、同程 度地影响螺纹的互换性。其中，中径误差、螺距误差和牙型半 角误差是影响互换性的主要因素。 7.2.1 7.2.1 螺距误差对螺纹互换性的影响螺距误差对螺纹互换性的影响 普通螺纹的螺距误差有两种,一种是单个螺距误差,另一种 是螺距累积误差。影响螺纹旋合性的主要是螺距累积误差。 螺距累积误差是指在指定的螺纹长度内，包含若干个螺距 的任意两牙，在中径线上对应的两点之间的实际轴向距离与其 理论值（两牙间所有理论螺距之和）之差，与旋合长度有关， 用 P表示。 为了使有螺距累积误差的外螺纹仍能与具有基本牙型的内 螺纹自由旋合，必须将外螺纹中径减小一个fp值（或将内螺 纹中径加大一个fp值），fp值称为

9、螺距误差的中径当量。 7.2.1 7.2.1 螺距误差对螺纹互换性的影响螺距误差对螺纹互换性的影响 普通螺纹的螺距误差有两种,一种是单个螺距误差单个螺距误差,另 一种是螺距累积误差螺距累积误差。影响螺纹旋合性的主要是螺距累积误 差。 螺距累积误差是指在指定的螺纹长度内，包含若干个 螺距的任意两牙，在中径线上对应的两点之间的实际轴向距 离与其理论值（两牙间所有理论螺距之和）之差，与旋合长 度有关，用 P表示。 图7-3 螺距误差对旋合性的影响 中径当量中径当量，当内螺纹有螺距误差时，为了保证内、外螺 纹自由旋合，相当内螺纹的中径加大一个 值（或将外螺 纹中径减小一个 值）。 p f p f 7.

10、2.2 7.2.2 牙型半角误差对互换性的影响牙型半角误差对互换性的影响 螺纹牙型半角误差是指实际牙型半角与理论牙型半角之 差，用 表示。 图7-4 螺纹的牙型半角误差 图7-5 半角误差对螺纹旋合性的影响 牙型半角误差的中径当量 为了让一个有半角误差的外螺纹仍能与内螺纹自由旋合， 必须将外螺纹的中径减小 ，该减小量称为半角误差的中径 当量。 式中：P螺距； K1、K2选取系数。不论是外螺纹还是内螺纹， 当其半角误差导致干涉区在牙型的上半部（3H/8处）时， K1、K2取3；当半角误差导致干涉区在牙型的下半部（2H/8 处）时，K1、K2取2。 右左2 K 2 073. 0 21 2 KPf

11、2 f 7.2.3 7.2.3 中径误差对螺纹互换性的影响中径误差对螺纹互换性的影响 由于螺纹在牙侧面接触,因此中径的大小直接影响牙侧 相对轴线的径向位置。外螺纹中径大于内螺纹中径，影响 旋合性；外螺纹中径过小，影响联接强度。因此必须对内、 外螺纹中径误差加以控制。 7.2.4 7.2.4 保证普通螺纹互换性的条件保证普通螺纹互换性的条件 1.普通螺纹作用中径的的概念 螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等处假想圆柱的直径称 为中径（ 、 ）。螺纹的牙槽宽度等于螺距一半处假想 圆柱的直径称为单一中径（ 、 ）。 2 D 2 d 单一2 d 单一2 D 显然，为使外螺纹与内螺纹能自由旋合，必须满足下列条件

12、： 内、外螺纹旋合时实际起作用的中径称为作用中径内、外螺纹旋合时实际起作用的中径称为作用中径 （D2D2作用、作用、d2d2作用）。作用）。 作用作用22 dD 2.2.保证普通螺纹互换性的条件保证普通螺纹互换性的条件 泰勒原则： 实际螺纹的作用中径不能超出其最大实体牙型中径； 而实际螺纹上任何部位的单一中径不能超出其最小实体 牙型中径。 作用中径外螺纹最大实体牙型中径 单一中径外螺纹最小实体牙型中径 作用中径内螺纹最大实体牙型中径 单一中径内螺纹最小实体牙型中径 对于外螺纹: 对于内螺纹: 本课小结 v中径误差、螺距误差和牙型半角误差是影响螺纹互换性的 主要因素。 v普通螺纹的螺距误差有单个

13、螺距误差和螺距累积误差两种, 影响旋合性的主要是螺距累积误差。螺距累积误差可以转 化为螺距误差中径当量 。牙型半角误差也可以转化为半 角误差的中径当量。 v泰勒原则： 实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型中径；而实际 螺纹上任何部位的单一中径不能超出最小实体牙型中径。 对外螺纹：作用中径外螺纹最大实体牙型中径 单一中径外螺纹最小实体牙型中径 对内螺纹：作用中径内螺纹最大实体牙型中径 单一中径内螺纹最小实体牙型中径 作业：习题7 7-1，7-2 p f 7.3普通螺纹的公差与配合 课时数：2课时 重点：螺纹的公差和标记 难点：普通螺纹的公差带 授课方式：新授 新课导入： 要保证螺纹的互换性，必

14、须对螺纹的几何精度提出 要求。国家标准GB 19781普通螺纹公差与配合 中，对普通螺纹规定了供选用的螺纹公差、螺纹配合、 旋合长度及精度等级。 7.3.1 普通螺纹的公差带普通螺纹的公差带 1.公差带的形状和位置公差带的形状和位置 螺纹公差带以基本牙型为零线，沿着螺纹牙型的牙 侧、牙顶和牙底布置，在垂直于螺纹轴线的方向上计量。 普通螺纹的公差带由基本偏差决定其位置，公差值决 定其大小 。 2.公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级 普通螺纹公差带的大小由公差等级决定。 图图7-6 普通螺纹的公差带普通螺纹的公差带 图图7-7 普通螺纹的基本偏差普通螺纹的基本偏差 7.3.2 螺纹精度和

15、旋合长度（摘自螺纹精度和旋合长度（摘自GB1972003） 螺纹精度由螺 纹公差带和旋合 长度构成。 螺纹的旋合长 度分短旋合长度 （以S表示）、中 等旋合长度（以N 表示）、长旋合 长度（以L表示） 三种。 螺纹精度分为 精密、中等和粗 糙三个级别。 图7-8 螺纹公差、旋合长度与 螺纹精度的关系 7.3.3 普通螺纹的选用公差带和配合选用普通螺纹的选用公差带和配合选用 1.螺纹公差带的选用 表表7-6 普通螺纹的选用公差带普通螺纹的选用公差带 2. 配合的选用配合的选用 国家标准要求，完工后的螺纹配合最好是H/g、H/h或 G/h的配合。为了保证螺纹旋合后有良好的同轴度和足够的 联结强度，

16、可选用H/h配合。要装拆方便，一般选用H/g配合。 7.3.4 螺纹的标记螺纹的标记 1.单个螺纹的标记 螺纹的完整标记由螺纹代号、公称直径、螺距、旋向、螺纹代号、公称直径、螺距、旋向、 螺纹公差带代号和旋合长度代号（或数值）螺纹公差带代号和旋合长度代号（或数值）组成。当螺纹 是粗牙螺纹时，粗牙螺距省略标注（可查表7-1得螺距数 值）。当螺纹为右旋螺纹时，不注旋向；当螺纹为左旋螺 纹时，在相应位置写“LH”字样。当螺纹中径、顶径公差 带相同时，合写为一个。当螺纹旋合长度为中等时，省略 标注旋合长度。 例7-1 解释螺纹标记M202 7g6g 24 LH 的含义 解：M普通螺纹的代号； 20螺纹

17、公称直径； 2细牙螺纹螺距（粗牙螺距不注）； LH左旋（右旋不注）； 7g螺纹中径公差带代号，字母小写表示外螺纹； 6g螺纹顶径公差带代号，字母小写表示外螺纹； 24旋合长度数值。 例7-2 解释螺纹标记M10 5H6H L 的含义 解:M10普通螺纹代号及公称直径，粗牙； 5H6H螺纹中径、顶径公差带代号，大写字母表示内螺纹； L长旋合长度代号（中等旋合长度可不注）。 例7-3 解释螺纹标记M101 6g 的含义 解：M101普通螺纹代号、公称直径及细牙螺距； 6g外螺纹中径和顶径公差带代号 2.螺纹配合在图样上的标注 标注螺纹配合时，内、外螺纹的公差带代号用斜线分开， 左边为内螺纹公差带代

18、号，右边为外螺纹公差带代号。例如： M2026H/6g M2026H/5g6gLH 螺纹牙型表面粗糙度主要根据中径公差等级来确定。表 7-7列出了螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra的推荐值。 工 件 螺纹中径公差等级 456779 Ra不大于 螺栓、螺钉、 螺母 1.63.23.26.3 轴及套上的螺 纹 0.81.61.63.2 表7-7 螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra值 单位：m 7.3.5螺纹的表面粗糙度要求螺纹的表面粗糙度要求 7.3.5 应用举例应用举例 例7-4 一螺纹配合为M2026H/5g6g，试查表求出内、 外螺纹的中径、小径和大径的极限偏差，并计算内、外螺 纹的中径、小径和大径的极限尺

19、寸。 解：1）确定内、外螺纹中径、小径和大径和基本尺寸 已知标记中的公称直径为螺纹大径的基本尺寸，即 D=d=20mm 从普通螺纹各参数的关系可知 = =d-1.0825P=17.835mm = =d-0.6495P=18.701mm 实际工作中，可直接查有关手册。 1 D 2 D 1 d 2 d 2）确定内、外螺纹的极限偏差 内螺纹中径、顶径（小径）的基本偏差代号为H、公 差等 级为6级；外螺纹中径、顶径（大径）的基本偏差代 号为g、公差等级分别为5级、6级。 由表7-2，7-4，7-5可查算出内、外螺纹的极限偏差： EI（ ）=0， ES（ ）=0.212mm； EI（D）=0； EI（

20、）=0， ES（ ）=0.375mm； es（ ）=-0.038mm， ei（ ）=-0.163mm； es（ ）=-0.038mm es（d）=-0.038mm， ei（d）=-0.318mm。 2 D 2 D 2 d 2 d 1 D 1 D 1 d 3）计算内、外螺纹的极限尺寸 由内、外螺纹的各基本尺寸及各极限偏差算出极限尺寸： =18.913mm； =18.701mm =18.210mm； =17.835mm =20mm =18.663mm； =18.538mm =19.962mm； =19.682mm max2 D min2 D max1 D min1 D min D max2 d m

21、in2 d max d min d 例7-5 测得M245g6g实际螺铨的单一中径d2作用=21.940mm， 螺距误差P=+50m，牙型半角误差（左）=-32，（右） =+20，试判断该螺栓中径合格性。 解：1）根据M245g6g，并查表7-1，7-2，7-5得d=24mm， P=3mm，中径基本偏差为es=-48m，Td2=160m。计算 得 =22.051mm。 =22.003mm， =21.843mm 2）螺距偏差中径当量 =1.732P=86.6m 牙型半角偏差中径当量 3）螺纹作用中径d2作用= +（ +f/2） =22.0546mm 4)根据泰勒原则，由于 ，故此螺纹不合格。 m

22、ax2 d m78.29 2 K 2 073. 0 21 2 右左 KPf max2 d min2 d 2 d p f p f 单一2 d 作用2 d 本课小结 v能查表，计算确定螺纹的公差。 v螺纹精度由螺纹公差带和旋合长度构成 。螺纹精度 影响螺纹的配合。 v螺纹配合尽量选用国标中的优先系列。 v国标对螺纹的标记作了专门规定。 作业 习题7 7-3，7-4，7-5 7.4 普通螺纹的测量 课时数：1课时 重点：普通螺纹的综合检验 难点：三针量法 授课方式：新授 新课导入： 测量螺纹的方法有两类：单项测量和综合检验。单项 测量是指用指示量仪测量螺纹的实际值，每次只测量螺纹 的一项几何参数，并以所得的实际值来判断螺纹的合格 性。综合检验是指一次同时检验螺纹的几个参数，以几个 参数的综合误差来判断螺纹的合格性。生产上广泛应用螺 纹极限量规综合检验螺纹的合格性。 7.4.1 普通螺纹的综合检验普通螺纹的综合检验 2.螺纹量规 螺纹量规按极限尺寸判断原