互换性与技术测量第13次课

1、第第1313次课任务次课任务一.螺纹种类、基本牙型及参数。二.螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响三.普通螺纹的公差与配合四.普通螺纹检测序号标准代号标准名称1GB/T 193-2003普通螺纹 直径与螺距系列2GB/T 14791-1993螺纹术语3GB/T 192-2003普通螺纹 基本牙型4GB/T 1972003普通螺纹 公差5GB/T 39342003 普通螺纹 量规 技术条件1.种类：按其结合性质和使用要求 紧固螺纹 用于联接和紧固各种机械零件。使用要求是（便于装配和拆换）和。 传动螺纹 用于传递运动或动力。使用要求是或。 紧密螺纹 用于密封联接。使用要求是，达到不漏水、不漏气和不漏

2、油。任务一：螺纹种类、基本牙型及参数任务一：螺纹种类、基本牙型及参数2.2.基本牙型基本牙型: :螺纹螺纹轴轴向剖面向剖面内内 将原始三角形（两个底边联接着且平行于螺纹轴线的等边三角形，其高用H表示）的顶部截去顶部截去H H/8/8和底部截去底部截去H/4H/4所形成的理论牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸。D D1 1( (d d1 1) )30306060P P/2/2P P/4/4P P/8/8H H/8/8H HH/H/4 4D D2 2( (d d2 2) )D D ( (d d) )螺纹轴线螺纹轴线P P任务一：螺纹种类、基本牙型及参数任务一：螺纹种类、基本牙型及参数公公称称直直径径3

3、.几何参数 大径大径（D D、d d） 与外螺纹牙顶或内螺纹与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的牙底相重合的假想圆柱面的直径，称为大径。直径，称为大径。 小径小径（D D1 1、d d1 1）与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径，称为小径。面的直径，称为小径。 中径中径（D D2 2、d d2 2） 一个假想圆柱的直径一个假想圆柱的直径。该圆柱的母线通过牙型。该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度和凸起宽度相上沟槽宽度和凸起宽度相等的地方，此直径称为中等的地方，此直径称为中径。径。 D D1 1( (d d1 1) )30306060P P/

4、2/2P P/4/4P P/8/8H H/8/8H HH/H/4 4D D2 2( (d d2 2) )D D ( (d d) )螺纹轴线螺纹轴线P P任务一：螺纹种类、基本牙型及参数任务一：螺纹种类、基本牙型及参数单一中径 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的地方。当螺距无误差时，螺纹中径就是螺纹单一中径。当螺距有误差时，单一中径与中径不相等。 螺距（P）和导程（L=nP） 螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。任务一：螺纹种类、基本牙型及参数任务一：螺纹种类、基本牙型及参数 牙型角

5、（牙型角（）与牙型半角（）与牙型半角（/2/2） 牙型角牙型角是指在通过螺纹轴螺纹轴向剖面内，两相邻牙侧间的夹向剖面内，两相邻牙侧间的夹角角。普通螺纹的理论牙型角为6060。牙型半角牙型半角是指某一牙侧指某一牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角与螺纹轴线的垂线之间的夹角。普通螺纹的理论牙型半角为3030。D D1 1( (d d1 1) )30306060P P/2/2P P/4/4P P/8/8H H/8/8H HH/H/4 4D D2 2( (d d2 2) )D D ( (d d) )螺纹轴线螺纹轴线P P 原始三角形高度H和牙型高度5H/8 原始三角形顶点到底边的垂直距离，牙型高度5H/8

6、= 牙顶高3H/8 + 牙底高2H/823PH 任务一：螺纹种类、基本牙型及参数任务一：螺纹种类、基本牙型及参数 螺纹升角 螺纹升角是指在中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面的夹角。它与螺距P和中径d2之间的关系为：2tandnP 螺纹旋合长度 两相配合螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。D D1 1( (d d1 1) )30306060P P/2/2P P/4/4P P/8/8H H/8/8H HH/H/4 4D D2 2( (d d2 2) )D D ( (d d) )螺纹轴线螺纹轴线P P任务一：螺纹种类、基本牙型及参数任务一：螺纹种类、基本牙型及参数 螺纹联接要实现其互换

7、性,必须保证良好的可旋合性和一定的联接强度。 普通螺纹精度不高，主要作用是连接与传动，影响互换性的主要因素有：大径、小径、中径、螺距和牙型半角五个指标。任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响 螺距误差主要影响可旋合性、可连接性、可靠性(紧固)、传动精度(传动螺纹)和螺牙侧面负荷均匀性等螺纹性能； 牙型半角误差主要影响可旋入性； 中径误差影响可旋入性，连接紧密性，可靠性。 螺纹旋合时主要表现在中径d2的配合精度上，故常把螺距误差p和牙型半角误差(/2)的影响折合在中径上。螺纹互换性和配合性质主要取决中径。任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性

8、的影响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. 螺纹的大径和小径处均留有空隙，一般不会影响配合性质。 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均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。因此任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响1.螺距误差对互换性的影响 对紧固螺纹对紧固螺纹，螺距误差主要影响螺纹的可旋合性可旋合性和联接的可靠性联接的可靠性；对传动螺对传动螺纹纹，螺距误差直接影响传动精度传动精度，影响螺牙上载荷分布的均

9、匀性载荷分布的均匀性。 分局部误差局部误差和累积误差累积误差两种。前者是与旋合长度无关，后者与旋合长度有关。n n个螺牙长度上的螺个螺牙长度上的螺距累积误差距累积误差为保证旋合性，外螺为保证旋合性，外螺纹中径减去一个纹中径减去一个fpfp，或内螺纹中径加大一或内螺纹中径加大一个个fpfp)2cot(PfP螺距误差的中径补偿值螺距误差的中径补偿值Pfp732. 160时：时：图示理想内螺纹，外螺纹具有螺距误差图示理想内螺纹，外螺纹具有螺距误差任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响2.牙型半角误差对互

10、换性的影响螺纹牙型半角误差也会影响螺纹的可旋合性与联接强度。 外螺纹牙型半角小于内螺纹牙型半角244. 02Pf 为了使有半角误差的外螺纹能旋入内螺纹，必须将外螺纹的中径减小一个数值。牙型半角误差的中径补偿值 假设内螺纹具有理想牙型，内、外螺纹的中径及螺距都没有误差，但外螺纹的牙型半角有误差。对普通螺纹：任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响 外螺纹牙型半角大于内螺纹牙型半角 为了使有半角误差的外螺纹能旋入内螺纹，必须将外螺纹的中径减小一个数值。牙型半角误差的中径补偿值牙型半角误差的中径补偿值2291. 02Pf2的单位为分（的单位为分（）（）（1 1分分0.29

11、10.29110103rad3rad，P P的单位为的单位为mmmm， 的单的单位为位为mm。2f任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响2)22(291. 02右左Pf2)22(44. 02右左Pf2)244. 02291. 0(2右左 Pf2)2291. 0244. 0(2右左 Pf时，则右左当02, 02时，则右左当02, 02时，则右左当02, 02时，则右左当02, 02任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响3.中径偏差对互换性的影响 中径偏差是指中径实际尺寸与中径基本尺寸的代数差。假设其他参数处于理想状态，若外螺纹的中径偏差

12、小于内螺纹的中径偏差，就能保证内外螺纹的旋合性；反之，就会产生干涉而难以旋合。但是，如果外螺纹的中径过小，内螺纹的中径过大，则会削弱其联结强度。可见中径偏差的大小直接影响着螺纹的互换性。任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响4.螺纹中径合格性判断原则 作用中径的概念作用中径的概念 螺纹的作用中径是在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。该假想螺纹具有基本牙型的螺距、牙型半角和牙型高度，并在牙顶和牙底留有间隙，以保证不与实际螺纹的大小径发生干涉。 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

13、。 ）（实际作用222ffddp对有对有 和和 的外螺纹：的外螺纹：P2对有对有 和和 的内螺纹：的内螺纹：P2）（实际作用222ffDDp相当于中径增大相当于中径减小任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响对普通螺纹来说，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（TD2、Td2）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。 任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响 螺纹中径合格性判断原则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，因此中径合格与否是衡量螺

14、纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰泰勒原则勒原则: 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，而实际螺纹上任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。 据中径合格性判断原则，合格螺纹应满足下列关系式： 对于外螺纹：对于外螺纹：d d2 2作用作用d d2max 2max d d2 2单一单一 d d2min2min 对于内螺纹：对于内螺纹： D D 2 2作用作用D D 2min2min D D2 2单一单一 D D 2max2max任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响螺纹中径合格性判断示意图对于

15、外螺纹：d2作用d2max d2单一 d2min对于内螺纹： D 2作用D 2min D2单一 D 2max任务二：几何参数误差对互换性的影响任务二：几何参数误差对互换性的影响举例：举例： 在普通螺纹中，。在普通螺纹中，只须规定大径、中径和小径的公差。由于外螺纹和内螺纹的底径（d1和D）是在加工时和中径一起由刀具切出，其尺寸由刀具保证，因此不规定公差。螺纹公差中，只规定了外螺纹的、和内螺纹的、的公差等级和公差。1.螺纹的公差等级任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 普通螺纹国家标准GB/T 1972003 规定了螺纹的大、中、小径的公差带。 螺纹的公差等级：6 6 级是基本

16、级级是基本级；3 3 级公差值最小级公差值最小，精度最精度最高高；9 9 级精度最低级精度最低。各级公差值见表普通螺纹的基本偏差和顶径公差和表普通螺纹的中径公差。由于内螺纹的加工比较困难，同一公差等级内螺纹中径公差比外螺纹中径公差大32%左右。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合不同公差等级螺纹公差值计算公式直径公差（直径公差（ m m）计算公式计算公式T Td d K(180P K(180P2/32/3-3.15P-3.15P-1/2-1/2) )T Td d2 2 K90P K90P0.40.4d d0.10.1T TD1D1 K(433P-190P K(433P-19

17、0P1.221.22) ) 当当P=0.2P=0.20.80.8时时 K230PK230P0.7 0.7 当当P P 1 1时时T TD D2 2 K K90P90P0.40.4d d0.110.11上表中：P和d的单位为mm，d为该螺纹直径尺寸段的几何平均值公差等级公差等级3 34 45 56 67 78 89 9K K0.50.50.630.630.80.81 11.251.251.61.62 2任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 普通螺纹的基本尺寸注：注： 直径优先选用第直径优先选用第1 1 系列，其次第系列，其次第2 2 系列，第系列，第3 3 系列尽可能不用；系

18、列尽可能不用； 括号内的螺距尽量不用；括号内的螺距尽量不用； 用黑体字表示的是粗牙螺纹用黑体字表示的是粗牙螺纹任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 普通螺纹的基本尺寸任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 螺纹的公差带是以基本牙型为零线布置的，其位置如图所示。螺纹的基本牙型是计算螺纹偏差的基准。2.螺纹的基本偏差任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 国家标准中对内螺纹只规定了两种基本偏差 G、H。基本偏差为下偏差EI。如上图 (a)、图 (b)所示。对外螺纹规定了四种基本偏差e、f、g、h，基本偏差为上偏差es。如上图 (c)、图 (d

19、)所示。H和h的基本偏差为零，G的基本偏差值为正，e、f、g 的基本偏差值为负，任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 按螺纹的公差等级（39）和基本偏差（G、H、e、f、g、h）可以组成很多公差带，普通螺纹的公差带代号由表示公差等级的数字和基本偏差字母组成，如6h、5G 等，与一般的尺寸公差带符号不同，其公差等级符号在前，基本偏差代号在后。3.螺纹的公差及其选用任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 注：带注：带“* *”的公差带优先选用，不带的

20、公差带优先选用，不带“* *”的公差带其次选用，加括号的公差带其次选用，加括号的公差带尽量不用，大量生产的精制紫固螺纹推荐采用带方框的公差带。的公差带尽量不用，大量生产的精制紫固螺纹推荐采用带方框的公差带。 在生产中为了减少刀具、量具的规格和种类，国家标准中规定了既能满足当前需要而数量又有限的常用公差带，如表所示。表中规定了优先、其次和尽可能不用的选用顺序。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 螺纹的配合精度分精密、中等和粗糙三个等级。 精密级螺纹主要用于要求配合性能稳定的螺纹； 中等级用于一般用途的螺纹； 粗糙级用于不重要或难以制造的螺纹，如长盲孔攻螺纹或热轧棒上的螺纹。

21、一般以中等旋合长度下的6 级公差等级为中等精度的基准。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 由于短件易加工和装配，长件难加工和装配，因此螺螺纹旋合长度纹旋合长度影响螺纹联接件的配合精度和互换性。 国家标准中对螺纹联接规定了短短、中等中等和长长三种旋合长度，分别用S S、N N、L L 表示(见下表)，一般优先选用中等优先选用中等旋合长度旋合长度。从表中可以看出，在同一精度中，对不同的旋合长度，其中径所采用的公差等级也不相同，这是考虑到不同旋合长度对螺纹的螺距累积误差有不同的影响。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通

22、螺纹的公差与配合 螺纹的旋合长度与螺纹的精度密切相关。旋合长度增加，螺纹半角误差和螺距误差就可能增加，以同样的中径公差值加工就会更困难，显然，衡量螺纹的精度应包括旋合长度。 内外螺纹配合的公差带可以任意组合成多种配合，在实际使用中，主要根据使用要求选用螺纹的配合。 为保证螺母、螺栓旋合后同轴度较好和足够的联接强度，选用最小间隙为零的配合(H/h)； 为了拆装方便和改善螺纹的疲劳强度，可选用小间隙配合(H/g 和G/h)。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合4.螺纹在图样上的标注螺纹完整标记由螺纹代号M、公称直径值、导程代号Ph（单线螺纹可省略）、螺距值、中径公差带代号、顶径

23、公差带代号、旋合长度代号和螺纹旋向代号LH（右旋省略）所组成。M6M60.755h 6hSLH0.755h 6hSLH螺纹代号螺纹代号公称直径公称直径单线螺纹螺距单线螺纹螺距中径公差带代号中径公差带代号顶径公差带代号顶径公差带代号短旋合长度短旋合长度左旋螺纹左旋螺纹任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合标记说明： 螺纹代号：粗牙普通螺纹用“M”及公称直径表示，细牙普通螺纹应加注螺距，用“”连接； 螺纹公差带代号：包括中径公差带代号和顶径公差带代号。若两者代号相同，只标注一个代号。若两者代号不同，则前者为中径公差带代号，后者为顶径公差带代号； 旋合长度代号：可标注旋合长度代号，

24、也可直接标注旋合长度数值。当采用中等旋合长度时，“N”省略不标；任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合 在下列情况下，中等精度螺纹不标注其公差带代号： 内螺纹：公称直径D1.4mm，公差带代号为5H；公称直径D1.6mm,公差带代号为6H；对螺距为0.2mm的螺纹，其公差等级为4级。 外螺纹：公称直径d1.4mm，公差带代号为6h；公称直径d1.6mm,公差带代号为6g。 内、外螺纹配合标记：内螺纹公差带代号在前，外螺纹公差带代号在后，中间用斜线分开。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合例1：M205g6gS 表示普通外螺纹、公称直径20mm、粗牙螺纹、中

25、径公差带5g、顶径公差带6g、旋合长度为短旋合长度S、右旋螺纹。 例2：M101.56HLH 表示普通内螺纹、公称直径10mm、细牙螺纹、螺纹螺距为1.5mm、中径和顶径公差带6H、旋合长度为中等N、左旋螺纹。举例：举例：例3：M2026H/5g6gS 表示公差带为6H的内螺纹与公差带为5g6g的外螺纹组成的配合。普通细牙螺纹，公称直径20mm、螺纹螺距2mm、旋合长度为短旋合长度S、右旋螺纹。举例：举例： 在装配图上，内外螺纹公差带代号用斜线分开，左内右外。如：M1026H/5g 6g。 必要时，在螺纹公差带代号之后加注旋合长度代号 S 或L(中等旋合长度代号N 不标注)， 如：M105 g

26、 6gS。特殊需要时，可以标注旋合长度的数值，如：M105 g 6g25 螺纹的旋合长度为25mm。任务三：普通螺纹的公差与配合任务三：普通螺纹的公差与配合举例：举例：1.综合检验 指用量规对影响螺纹互换性的几何参数偏差的综合结果进行检验。 包括：使用普通螺纹量规通规和止规分别对被测螺纹的作用中径（含底径）和单一中径进行检验；使用光滑极限量规对被测螺纹的实际顶径进行检验。 检验内螺纹检验内螺纹用：螺纹塞规螺纹塞规检验外螺纹检验外螺纹用：螺纹环规螺纹环规任务四：普通螺纹检测任务四：普通螺纹检测 螺纹量规通规螺纹量规通规模拟被测螺纹的最大实体牙型最大实体牙型，检验被测螺纹的作用作用中径是否超出其最大实体牙型的