普通螺纹的公差与配合

1、第八章第八章 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合 普通螺纹： 通常也称紧固螺纹通常也称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机械主要用于联接和紧固各种机械 零件零件。这类螺纹联接的使用要求是这类螺纹联接的使用要求是可旋合性可旋合性(便于装便于装 配和拆换配和拆换)和和联接的可靠性联接的可靠性。 在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有 很多，占有很重要的地位。根据其用途可分为很多，占有很重要的地位。根据其用途可分为 三类三类: :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 一概述 紧密螺纹： 这类螺纹用于密封联接这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求

2、是结合紧螺纹的使用要求是结合紧 密密，不漏水、不漏气和不漏油。不漏水、不漏气和不漏油。 这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的使这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的使 用要求是用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性传递动力的可靠性或传递位移的准确性 2.传动螺纹 普通螺纹基本牙型普通螺纹基本牙型： 图8-1 1大径(D，d)： 大径大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆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，即尺寸相等，即D =d D =d 。 内螺纹的大径内螺纹的大径D

3、D又称又称 底径底径,外螺纹的大径外螺纹的大径d d又称又称 顶顶 径径 。普通螺纹。普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸 。 普通螺纹的主要几何参数 小径(D1，d1)： 小径小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱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或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的小径基本尺 寸相等寸相等,即即D =d1。 。 内螺纹的小径内螺纹的小径D1又称又称顶径顶径,外螺纹的小径外螺纹的小径d1又称又称 底径底径。 中径(D，d)： 中径中径是指一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆是指一个

4、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为中径线，其轴线即为螺纹轴线, ,相结合的内、外相结合的内、外 螺纹中径的基本尺寸相等，即螺纹中径的基本尺寸相等，即D D =d =d 。 。 4螺距(P)： 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。 5单一中径(D2s，d2s)： 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

5、中径的实际尺寸。用以表示螺纹中径的实际尺寸。 牙型半角（/2）： 牙型半角牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂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直线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为3030。 螺纹旋合长度： 螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分 的的轴向长度轴向长度。 二普通螺纹各参数对互换性的影响： 螺纹联接要实现其互换性螺纹联接要实现其互换性, ,必须保证良好的旋合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 参数有五个参数有五个: :

6、大径、小径、中径、螺距和牙型半角大径、小径、中径、螺距和牙型半角 。这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生。这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生 一定的加工误差一定的加工误差, ,不仅会影响螺纹的旋合性、接触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高度、配合松紧、还会影响联接的可靠性, ,从而影从而影 响螺纹的互换性。响螺纹的互换性。 由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果内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。因均，势必降低

7、螺纹的配合均匀性和联接强度。因 此此对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和 牙型半角。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) )与基与基 本尺寸之代数差本尺寸之代数差。 就外螺纹而言就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性，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；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降 低。低。 要控制螺纹的中径偏差。要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了普通螺纹的中国标中规定了普通螺纹的中 径公差。径公差。

8、2螺距偏差的影响（1）： 螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。 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是指单个螺距的实际值与其基本值之 代数差，代数差，它与旋合长度无关。它与旋合长度无关。 螺距累积偏差：螺距累积偏差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同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。的最大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对螺距累积偏差对 互换性的影响更为明显互换性的影响更为明显。 2螺距偏差的影

9、响（2）： 如图如图8-28-2所示，假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在所示，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。外螺纹螺距偏差的外螺纹结合。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不能旋合。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合 。为防止干涉，为使具有。为防止干涉，为使具有PP 的外螺纹旋入理想的 的外螺纹旋入理想的 内螺纹内螺纹, ,就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fpfp (m(m) )。 螺距累积偏差对旋合性的影响示例：螺距累积偏差对旋合性的影响示例： 图8-2 2螺距偏差的影响（3）

10、： 同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差的同理，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。设在内螺纹与其结合。设在N N个螺牙的旋合长度内，内螺纹个螺牙的旋合长度内，内螺纹 存在存在PP 。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一 。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一 个数值个数值fpfp。fpfp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上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：计算公式为： Pf P 732. 1 3牙型半角偏差的影响（1）： 牙型半角偏差是指牙

11、型半角的实际值对公称值的代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数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对。对 螺纹的旋合性和联接强度均有影响。牙型半角偏差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对旋合性的影响如图8-38-3所示。所示。 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： 图8-3 3牙型半角偏差的影响（2） 外螺纹：外螺纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将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，从而使牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中外螺纹的中

12、 径减小一个数值径减小一个数值f f/2 /2。 。 内螺纹：内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹内螺纹 中径增大一个数值中径增大一个数值f f/2 /2，该值称为牙型半角偏差的中径 该值称为牙型半角偏差的中径 当量。当量。 作用中径： 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在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中 径。径。 作用中径的度量：作用中径的度量：在规定的旋合长度内，恰好包容实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）螺纹作用中径外（内）

13、螺纹作用中径d d2m 2m（ （D D2m 2m），它可以表达为： ），它可以表达为： 外螺纹：外螺纹： 内螺纹：内螺纹： 2/22 ffdd psm 2/22 ffDD psm 中径公差： 对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、中径、 螺距和牙型半角螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对。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，而仅可

14、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。、螺距偏差和牙型半角偏差的综合影响。 螺纹中径合格性判断原则： 由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性， 因此因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据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判断中径的合格性应遵循泰勒原则: 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中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

15、实体牙型径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型 的中径的中径。用表达式即为：。用表达式即为： 外螺纹：外螺纹： 内螺纹：内螺纹： max222 ddd MMSm min222 ddd LMSs min222 DDD MMSm max222 DDD LMSs 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：螺纹中径合格性判断示例： 图8-4 1、螺纹公差带 : 公差带的大小和公差等级：公差带的大小和公差等级：公差带的大小由公差值公差带的大小由公差值 确定，表示

16、螺纹中径尺寸的允许变动量。其中确定，表示螺纹中径尺寸的允许变动量。其中6 6级为级为 基本级。基本级。 三、普通螺纹公差与配合三、普通螺纹公差与配合 公差带的位置和基本偏差公差带的位置和基本偏差 : :公差带的位置是指公差带相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（内螺纹的下偏差（EIEI）和外螺纹的上偏差（）和外螺纹的上偏差（eses）为基）为基 本偏差。本偏差。对内螺纹规定代号为对内螺纹规定代号为H H和和G G的两种基本偏差的两种基本偏差， 如图如图8-58-5所示；所示；对外螺纹规定代号为对

17、外螺纹规定代号为e e、f f、g g、h h四种基四种基 本偏差本偏差，如图，如图8-68-6所示所示. . 螺纹中径和顶径的基本偏差螺纹中径和顶径的基本偏差： 图8-5图8-6 2、螺纹公差等级与旋合长度(1)： 螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关，还与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

18、精度设计中必须考虑的因公差带，旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因 素。素。 2、螺纹公差等级与旋合长度(2)： 国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，分国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，分 为为短（短（S S）、中（）、中（N N）、长（）、长（L L）三种旋合长度）三种旋合长度。 国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的公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，分别是差带，分别是精密级、中等级和粗糙级精密级、中等级和粗糙级，代表着不，代表着不 同的加工难度。同的加工难度。 3、螺纹精度设计 结合精度的确定：结合精度的确定： 精密级精密级用于精密联结螺纹。用于精密联结螺纹。 中等级中等级用于一般用途联结。用于一般用途联结。 粗糙级粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。用于要求不高及制造困难的螺纹。 旋合长度的确定：旋合长度的确定：一般多用一般多用N N组组。根据公称直径和螺距。根据公称直径和螺距 选择。选择。 公差带的确定：公差带的确定：是螺纹公差等级和基本偏差的组合。