第九章螺纹公差及检测

1、第九章第九章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测主要内容：主要内容：1、螺纹螺纹的种类和使用要求；、螺纹螺纹的种类和使用要求；2、普通螺纹的主要几何参数；、普通螺纹的主要几何参数；3、螺纹几何参数偏差对互换性的影响；、螺纹几何参数偏差对互换性的影响；4、普通螺纹的精度设计；、普通螺纹的精度设计；第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测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、普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹传动螺纹和紧密螺纹第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测普通螺纹：普通螺纹：n通常也称紧固螺纹，主要

2、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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测传动螺纹：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递动力的可传递动力的可靠性或传递位移的准确性靠性或传递位移的准确性。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测紧密螺纹：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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测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(

3、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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测普通螺纹基本牙型：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二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测1大径大径(D，d)：是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。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又称底径底径,外螺纹的大径d又称顶径顶径。普通螺纹大径的基大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸本尺寸为螺纹公称直径尺寸。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测小径小径(D1，d1)

4、： 是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测中径中径(D，d)： 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,相相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等等，即即D=d。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测4螺距螺距(P)：是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。第二章第二章 螺纹公差

5、与检测螺纹公差与检测5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。用用以表示螺纹中径的实际尺寸。以表示螺纹中径的实际尺寸。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测牙型角（牙型角（）和）和 牙型半角（牙型半角（/2）：）：是指在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角。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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测螺纹旋合长度：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。8、导程、导程Ph：n 同一螺旋线上相邻两

6、牙中径线上对应点间的轴向距离。单线螺纹， Ph =P，多线螺纹， Ph =nP n螺纹线数第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测9、原始三角形高度（、原始三角形高度（H）和牙型和牙型高度（高度（5/8H）：）： 第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测10、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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测11、外螺纹最大小径d3max 如图94所示，它应小于螺纹环规通端的最小小径。以保证通端螺纹环规能通过。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,

7、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、小径、中径、螺距和牙型半角径、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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测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

8、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。因此对螺纹互换性影响较大的参数是对螺纹互换性影响较大的参数是中径、螺距和牙型半角。中径、螺距和牙型半角。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测1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(以单一以单一中径体现中径体现)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。第二章第二章 螺纹公差与检

9、测螺纹公差与检测2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误差两种。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。 d 2实际- d2单一= fp 很明显,当无螺距偏差时,实际中径就是单一中径. fp 为测量中径处的螺距偏差的中径当量.n螺距累积误差螺距累积误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。 第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测22ctgpfp2螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（2）： n如图所示，假

10、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必须使外螺纹的中径减小一个数值小一个数值fp (m)。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测L理论=nPL实际=nP1PFp/2螺距累积偏差对旋合性的影响示例（1）：内螺纹外螺纹第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测2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

11、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。其当量计算公式为：PfP732. 1第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测3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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测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：第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测

12、3牙型半角偏差的影响（牙型半角偏差的影响（1）：）： n外螺纹：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。n内螺纹：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的中径当量。 牙型半角偏差的计算公式如下所示。|)2|2|(073.022112KKPf第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测式中: 和 是左右牙型半角误差(单位为分)；当 (或 ）为正时，（或）取；当(或 ）为负时，（或）取；21第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测22212221224普通螺纹实现互换性的条

13、件普通螺纹实现互换性的条件第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测作用中径： 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：n外螺纹：n内螺纹：注:后两项是存在螺距偏差的情况下,作用中径的计算公式.ppmfffdd2/22单一2/22ffddpam2/22ffDDpam第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测ppmfffDD2/22单一中径公差：n对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、螺距

14、和牙型半角中径、螺距和牙型半角。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(或螺距累积误差)和牙型半角偏差的综合影响。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测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型的

15、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：max222dddMMSmmin222dddLMS单一min222DDDMMSmmax222DDDLMS单一第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例：第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测例1、有一螺栓M2426h，中径尺寸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（

16、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 d2m= 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

17、螺纹中径不合格。 第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测四、普通螺纹的精度设计四、普通螺纹的精度设计第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测1、螺纹公差带、螺纹公差带 :n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P178表9-1。其中6、8级为基本级。级为基本级。n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。对内对内螺纹规定代号为螺纹规定代号为H和和G的两种基本偏差的

18、两种基本偏差；对对外螺纹规定代号为外螺纹规定代号为e、f、g、h四种基本偏差四种基本偏差。基本偏差值按教材P181表9-6所列公式计算。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测螺纹中径和顶径的基本偏差：第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测2、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。第二章第二章 螺纹公差与检测螺纹公差与检测2、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P183表9-9、9-10。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。第二章第