互换性与测量技术-15-普通螺纹结合的互换性..ppt

第九章螺纹公差及检测,一、概述二、螺纹几何参数误差对互换性的影响,一、概述,一、概述,1.螺纹的种类及使用要求,：通常称为紧固螺纹，牙型为三角形，有粗牙和细牙螺纹之分，主要用于联接或紧固各种机械零件。,普通螺纹,传动螺纹,：有梯形、锯齿形、矩形及三角形等几种牙形，主要用于传递动力、运动或精确位移。,紧密螺纹,：又称密封螺纹，主要用于水、油、气的密封。这类螺纹结合应具有一定的过盈，以保证具有足够的联接强度和密封性。,要求良好的旋合性及足够的联接强度,要求传递动力和运动的可靠性、准确性，螺纹牙侧接触均匀性和耐磨性等,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,基本牙型,在原始三角形中削去顶部（H/8）和底部（H/4）所形成的。,牙型高度,削去顶部和底部后的高度，即牙顶高（3H/8）与牙底（2H/8)高之和。,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,大径（D或d）,与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的圆柱面的直径。国家标准规定大径的基本尺寸作为螺纹的公称直径。,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,小径（D1或d1）,与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的圆柱面的直径。,小径与公称直径的关系：D1=D-25/8H=D-1.082532PD10.85D,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,中径（D2或d2）,中径是一个假想圆柱面的直径，该圆柱面的母线通过牙型上沟槽宽度和凸起宽度相等的地方H/2处。作用：用来确定螺纹的配合性质。,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,普通螺纹的大径、中径和小径,在同一结合中内、外螺纹的大径、小径、中径的基本尺寸对应相等,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,螺距（P）,相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。,同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。多线螺纹L=nP,导程（L）,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,牙型角()牙型半角（/2)牙侧角（1、2）,是螺纹轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角。/2是指牙侧与螺纹轴线的夹角。1、2是指在螺纹牙型上，某一牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角。,对于普通螺纹，在理论上：=60，/2=30，1=2=30,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,螺纹接触高度（h）,两个互相配合螺纹，牙型重合部分在垂直于螺纹轴线方向的距离。h=5/8H,螺纹旋合长度（L),两个相配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,单一中径（D2a或d2a）,一个假想圆柱面的直径，该圆柱面的母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方P/2处。在实际螺纹上可以测得，代表螺纹中径的实际尺寸。,一、概述,2.普通螺纹的基本几何参数,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,1.普通螺纹联结的互换性要求,不经任何选择和修配，且无须特别施加外力，内、外螺纹件在装配时就能在给定的轴向长度内全部自由地旋合。,内（或外）螺纹旋入外（或内）螺纹后，在旋合长度上接触应均匀紧密，且在长期使用中有足够的结合力。,可旋入(合)性：,联结可靠性：,影响螺纹互换性的几何参数有五个：螺纹的大径、中径、小径、螺距和牙型半角。影响螺纹互换性的主要因素是螺距误差、牙型半角误差和中径偏差。,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,1、螺纹大、小径误差对互换性的影响,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,对外螺纹的小径处，要限制最小的圆弧半径，其目的是为了减小应力集中。,外螺纹大径和内螺纹小径由于是螺纹的顶径，对螺纹联接强度的影响较大，（外螺纹的大径尺寸过小，内螺纹的小径尺寸过大，会影响联接强度；外螺纹大径过大，内螺纹小径过小，会发生干涉）故标准规定了公差。,外螺纹的小径只规定了最大的小径，对内螺纹大径只规定了最小的大径，目的是为了消除结合时可能产生的干涉。,2.螺距误差的影响,单个螺距的实际尺寸与基本尺寸的代数差，与旋合长度无关。,指旋合长度内任意个螺距的实际尺寸与基本尺寸的代数差，与旋合长度有关。是主要影响因素，使内外螺纹无法旋合。,局部误差,累积误差,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,螺距误差使内外螺纹的结合发生干涉，影响旋合性，并且在螺纹旋合长度内使实际接触的牙数减少，影响螺纹连接的可靠性。,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,2.螺距误差的影响,图螺距误差对互换性的影响,2螺距偏差的影响（2）：,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螺距误差中径补偿值fp(m)。,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,2.螺距误差的影响,L理论=nP,L实际=nP1,P,fp/2,螺距累积偏差对旋合性的影响示例,内螺纹,外螺纹,螺距累积偏差对旋合性的影响示例,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：,螺距累积偏差对旋合性的影响示例,Fp,3.牙型半角误差的影响,牙型角本身不准确或者牙型角的平分线出现倾斜都会产生牙型半角误差。使内外螺纹结合时产生干涉，影响旋合性，并使接触面积减小，磨损加快，降低连接的可靠性。,牙型半角误差：牙型半角的实际值与公称值之间的差值。,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,3.牙型半角误差的影响,假设内螺纹具有理想牙型，与其相配合的外螺纹仅有牙型半角误差，当左、右牙型半角不相等时，就会在大径或小径处的牙侧产生干涉。,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,螺纹牙型半角偏差为实际牙型半角与理论牙型半角之差，它是牙侧相对于螺纹轴线的位置偏差。（1）当外螺纹的左、右牙型半角相等，但小于内螺纹牙型半角，牙型半角偏差a/2=a/2（外）-a/2（内）0，则在其牙根部分的牙侧有干涉现象。（3)当外螺纹的左、右牙型半角偏差不相同，两侧干涉区的干涉量也不相同。,3.牙型半角误差的影响,图牙型半角偏差对旋合性的影响,外螺纹：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。内螺纹：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（牙测角）的中径当量f/2/F/2,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,3.牙型半角误差的影响,3.牙型半角误差的影响,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,外螺纹,内螺纹,式中：P螺距，mm1、1左右牙侧角误差（）1=1-30，2=2-30K1、k2左右牙侧角误差系数外螺纹：1、10，K1、K2取21、10，K1、K2取3内螺纹：1、10，K1、K2取31、10，K1、K2取2,4.中径偏差的影响,中径偏差是指中径的实际尺寸与其基本尺寸之间的差值。中径偏差直接影响螺纹的旋合性和联接强度。为了保证螺纹联接的旋合性和可靠性要对中径规定合适的公差。中径是影响螺纹结合互换性的主要参数。内外螺纹的结合位置除与牙型角和螺距有关外，更重要的还与螺纹中径有关。螺距、牙型半角误差可换算成螺纹中径的当量值来处理。,二、普通螺纹几何参数对互换性的影响,三、保证螺纹互换性的条件,1、作用中径在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。,实际加工螺纹时，往往同时存在螺距误差、牙型半角误差和中径偏差，这三种误差的综合结果可以用作用中径来表示。,外螺纹的作用中径比单一中径大；内螺纹的作用中径比单一中径小。,三、保证螺纹互换性的条件,1、作用中径,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：,螺纹的单一中径,螺纹的作用中径,比较中径、单一中径、作用中径,1、作用中径,国标中没有单独规定螺距和牙型半角公差，仅用内、外螺纹的中径公差综合控制实际中径、螺距和牙型半角三项误差，因而中径公差是衡量螺纹互换性的重要指标。,要保证内外螺纹的旋合性，必须满足D2作用d2作用,三、保证螺纹互换性的条件,2、泰勒原则,判断螺纹中径合格性应遵循泰勒原则。,任何部位的单一中径不允许超越其最小实体牙型的中径，以保证联接强度。,即实际螺纹的作用中径不允许超越其最大实体牙型的中径，以保证旋合性；,三、保证螺纹互换性的条件,d2min,Td2,d2max,d2m,d2s,fp,F/2,TD2,D2s,D2m,fp,F/2,D2，d2,D2max,D2min,内螺纹,外螺纹,螺纹中径合格性判断示例,基本牙型,内螺纹牙型,外螺纹牙型,实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径（d2max，D2max），而实际螺纹上任一部位的单一中径不能超出最小实体牙型的中径（d2min、D2min）。,螺纹中径合格性条件,例1：一个公称直径为24mm、螺距为3mm、中径公差带代号为6h的外螺纹（其d2max=22.051mm，d2min=21.851mm）的测量数据如下：d2单一=21.95mm，P=50m,1/2=80,2/2=60。试求该外螺纹的作用中径，并判断其是否合格。,解:计算螺距误差的中径当量：fp=1.73