上海第二工业大学互换性 第3章 螺纹结合的精度设计及检测

1、SSPU第第3章章 螺纹结合的精度设计与检测螺纹结合的精度设计与检测现代测量技术现代测量技术内容简介内容简介螺纹结合的使用要求和几何参数螺纹结合的使用要求和几何参数1影响螺纹结合精度的因素影响螺纹结合精度的因素2普通螺纹公差普通螺纹公差3普通螺纹精度的检测普通螺纹精度的检测43.1 螺纹结合的使用要求和几何参数螺纹结合的使用要求和几何参数3.1.1 螺纹种类和使用要求螺纹种类和使用要求 1. 紧密螺纹（如管螺纹）紧密螺纹（如管螺纹）要求封密性和可靠性要求封密性和可靠性 （不漏气或不漏水等）（不漏气或不漏水等）2. 紧固螺纹紧固螺纹( (普通螺纹普通螺纹) )要求旋合性和可靠性要求旋合性和可靠性

2、 3. 传动螺纹（如梯形螺纹）传动螺纹（如梯形螺纹）要求准确性、灵活性要求准确性、灵活性 （足够的位移精度）（足够的位移精度）本章只介绍本章只介绍普通螺纹普通螺纹的精度设计的精度设计管螺纹管螺纹紧固螺纹紧固螺纹传动螺纹传动螺纹螺纹加工方法螺纹加工方法螺纹的种类：紧固、传动、紧密螺纹的种类：紧固、传动、紧密搓丝机搓丝机板牙板牙1. 基本牙型基本牙型3.1.2 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数普通螺纹的基本牙型和主要几何参数 (1) 基本大径基本大径 (公称公称 直径直径D、d ) 与外螺纹牙顶或与内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径与外螺纹牙顶或与内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径图图3.13.1(2

3、) 基本小径基本小径(D1、d1) D1、d 顶径顶径D、d1 底径底径2. 主要几何参数主要几何参数(3) 基本中径基本中径 (D2、d2) 中径是指一个假想的圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙中径是指一个假想的圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上型上沟槽和凸起宽度相等沟槽和凸起宽度相等的地方的地方(见图见图3.2 )。 图图3.23.2D2、d2(4) (4) 螺距螺距 ( P )螺距是指相邻两牙在螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离中径线上对应两点间的轴向距离 PP中径中径线线图3.1 (5) 单一中径单一中径(D2a、d2a) 单一中径是指牙型上单一中径是指牙型上沟槽宽度沟槽宽度=

4、P/2。 单一单一中径中径 (6) 牙型角牙型角( ()和牙侧角和牙侧角(1 、2)牙型角牙型角是指相邻两牙侧间的夹角是指相邻两牙侧间的夹角( 60 ) 牙侧角牙侧角是指牙侧与轴线垂线间的夹角是指牙侧与轴线垂线间的夹角牙型半角牙型半角是牙型角的一半是牙型角的一半( 30 )图3.12（ 右）右）1（左）左）牙型角、牙型半角和牙侧角的含义牙型角、牙型半角和牙侧角的含义 实际螺纹的牙型角正确并不一定说明牙侧角正确实际螺纹的牙型角正确并不一定说明牙侧角正确(7) 螺纹旋合长度螺纹旋合长度 (见图见图3.4 ) 两个配合的螺纹沿轴线方向相互旋合部分的长度两个配合的螺纹沿轴线方向相互旋合部分的长度图图3

5、.43.4轴线轴线3.2 3.2 影响螺纹结合精度的因素影响螺纹结合精度的因素 3.2.1 中径偏差的影响中径偏差的影响 222DDDa几何几何参数参数大径大径d、D小径小径D1、 d1中径中径D2、 d2牙型角牙型角、牙侧角牙侧角1、2螺距螺距P旋合长度旋合长度影响螺纹影响螺纹结合精度的结合精度的 几何参数几何参数 误差误差d2、D2P21 、222 ddda3.2.2 螺距偏差的影响螺距偏差的影响 它与旋合长度无关。它与旋合长度无关。 P的中径当量为的中径当量为 单个偏差单个偏差 P=PaP累积偏差累积偏差P ：P = nPanPPPfp732.1)2/cot(干涉干涉3.2.3 牙侧角偏

6、差的影响牙侧角偏差的影响 0.073P( k11+k22) m 1 = 1 30 2 = 2 30 1, 2的中径当量为的中径当量为 f =12900式中式中 k1、k2为：为： 对外螺纹对外螺纹 1、 2为正值时，为正值时，k1、k2=2 , 对内螺纹对内螺纹 1、 2为正值时，为正值时，k1、k2=3 ,为负值时为负值时k1、k2=2 。 为负值时为负值时k1、k2=3； 左、右牙侧角偏差的中径当量左、右牙侧角偏差的中径当量f的推导的推导 见图见图3.6图图3.6 牙侧角偏差对旋合性的影响牙侧角偏差对旋合性的影响 f = 0.073P( k11+k22) 。3.2.4 作用中径和中径的合格

7、条件作用中径和中径的合格条件 （1） 作用中径作用中径对外螺纹对外螺纹 对内螺纹对内螺纹 1. 作用中径与中径（作用中径与中径（综合综合）公差）公差（2）中径（）中径（综合综合）公差）公差d2fe= d2a+(fp+ f )D2fe= D2a (fp+ f )对外螺纹对外螺纹 对内螺纹对内螺纹 fp 和和 f 为为P和和的中径当量的中径当量是指体外作用中径（是指体外作用中径（ D2fe ， d2fe ）22dDTT 、fffTpDD22fffTpdd22D2a D2L= D2max2 .中径的合格条件中径的合格条件(相当于包容要求相当于包容要求）对内螺纹对内螺纹 D2fe = D2a (fp+

8、 f ) D2M= D2min对外螺纹对外螺纹 d2a d2L= d2mind2fe= d2a + (fp+ f ) d2M= d2max实际螺纹的作用中径应不超过最大实体中径实际螺纹的作用中径应不超过最大实体中径实际螺纹的单一中径不超越最小实体中径实际螺纹的单一中径不超越最小实体中径 3.3 3.3 普通螺纹公差普通螺纹公差 3.3.1 3.3.1 普通螺纹公差标准的基本结构普通螺纹公差标准的基本结构 图图3.8 普通螺纹公差标准的基本结构普通螺纹公差标准的基本结构只对中径和顶径规定了公差，对底径未给公差要求只对中径和顶径规定了公差，对底径未给公差要求3.3.2 螺纹公差带螺纹公差带 公差带

9、代号是由公差带代号是由公差等级公差等级和和基本偏差代号基本偏差代号组成组成,1. 公差带代号公差带代号它与尺寸公差带代号（如它与尺寸公差带代号（如H6、g6）不同不同的是：的是：公差等级在公差等级在前前，基本偏差代号在，基本偏差代号在后后。例如例如 6H、 6g螺纹公差等级螺纹公差等级种种 别别螺螺 纹纹 直直 径径公公 差差 等等 级级内内 螺螺 纹纹中中 径径D24、5、6、7、8小径（顶径）小径（顶径）D1外外 螺螺 纹纹中中 径径d23、4、5、6、7、8、9大径（顶径）大径（顶径）d4、6、82 螺纹的基本偏差螺纹的基本偏差v 普通螺纹公差带的位置由其基本偏差确定普通螺纹公差带的位置

10、由其基本偏差确定v 标准对内螺纹只规定有标准对内螺纹只规定有H、G两种基本偏差两种基本偏差v 对外螺纹规定有对外螺纹规定有h、g、f 和和e四种基本偏差四种基本偏差普通螺纹公差带普通螺纹公差带 国家标准只对螺纹中径和顶径规定了公差国家标准只对螺纹中径和顶径规定了公差1 、公差等级、公差等级内螺纹内螺纹: TD2中径公差中径公差(4,5,6,7,8) 外螺纹外螺纹: Td2中径公差中径公差(3-9) TD1顶径公差顶径公差 (4,5,6,7,8) Td1顶径公差顶径公差(4,6,8)2、基本偏差、基本偏差中径和顶径一样中径和顶径一样内螺纹内螺纹: EI中径顶径中径顶径:G,H （GB/T197-

11、2003）外螺纹外螺纹: es中径顶径中径顶径: e,f,g,h括号内字体括号内字体公差带选用顺序公差带选用顺序 ： 带方框的粗字体为大量生产的紧固螺纹带方框的粗字体为大量生产的紧固螺纹3. 旋合长度与公差精度等级旋合长度与公差精度等级不符合不符合粗字体粗字体一般字体一般字体不符合不符合螺纹旋合长度螺纹旋合长度3.3.3 普通螺纹的标注普通螺纹的标注 (见下例图见下例图)标注内容为：标注内容为： 1.特征代号：特征代号：M M 2.尺寸代号：尺寸代号： （1）公称值（）公称值（d、D） （2）导程（）导程（Ph）螺距（螺距（P） 粗牙不标：粗牙不标： 如如M16细牙：细牙：多线：多线：如如M1

12、61.5如如16Ph3P1.5(3)公差带代号：公差带代号：中径和中径和 顶径顶径 相同标相同标1个，如个，如M1016g常用的中等精度不标，如常用的中等精度不标，如M162配合代号配合代号: 内、外螺纹公差带间用内、外螺纹公差带间用斜线斜线分开分开,例如例如M202 7H/7g6g3(4) (4) 旋合长度代号：旋合长度代号：( (5) )旋向代号：旋向代号：N不标，只标不标，只标 S 或或 L。右旋不标，左旋标右旋不标，左旋标 LH。54S,N,LS,N,L例例1 M60.755h6h S LH例例2 M14Ph6P2 7H L 例例3 M8 解释下例中螺纹代号标注的含义。解释下例中螺纹代

13、号标注的含义。M0.755hSLH66hM10 5H6H L螺纹的标注螺纹的标注（GB/T197-81GB/T197-81）普通螺纹普通螺纹内螺纹中内螺纹中径径TD2公公差带差带内螺纹顶径内螺纹顶径TD1（小径）小径）公差带公差带长旋合长旋合长度长度由表由表3.1、3.2得：得： P=1.5mm, D2=9.026 mm，D1=8.376 由表由表3.4、3.6得：得： TD2=140m , 基本偏差基本偏差EI=0由表由表3.5、3.6得：得： TD1=300m, 基本偏差基本偏差EI=0中径：中径：内螺纹顶径：内螺纹顶径：（小径）（小径）9.0260.1408.3760.30公称直径公称直

14、径10粗牙螺纹粗牙螺纹螺纹的标注螺纹的标注（GB/T197-81GB/T197-81）M101（左）左） 6g 10 LH普通螺纹普通螺纹外螺纹中径外螺纹中径Td2和和顶径顶径Td1（ 大径）大径）公差带公差带旋合长度旋合长度10mm由表由表3.1、3.2得：得： P=1mm, d2=9.35 mm，d1=8.917mm 中径：中径：9.350.0260.138-外螺纹顶径：外螺纹顶径：（大径）（大径）100.0260.206-由表由表3.5、3.6得：得： Td1=180m, 基本偏差基本偏差es=-26m由表由表3.4 、3.6得：得： Td2=112m , 基本偏差基本偏差es=-26m

15、公称直径公称直径10细牙螺纹细牙螺纹左螺左螺纹纹螺纹的标注螺纹的标注（GB/T197-81GB/T197-81）M202 6H/5g6g外螺纹中径外螺纹中径Td2公差带公差带中等旋合长度中等旋合长度由表由表3.1、3.2得：得：P=2mm, d2=D2=18.701 mm，内螺纹中径：内螺纹中径： 18. 7010.2120外螺纹中径：外螺纹中径：18.7010.0380.163-内螺纹中径内螺纹中径TD2和顶径和顶径TD1（ 小径）公差带小径）公差带普通细牙普通细牙右螺纹右螺纹外螺纹顶径外螺纹顶径Td1（ 大径）公差带大径）公差带由表由表3.4得：得： TD2 =212m，Td2=125m由

16、表由表3.6得：得： 基本偏差基本偏差EI=0，es=-38m解：解： （1）查表确定该螺纹的极限偏差）查表确定该螺纹的极限偏差例例按按M2426g加工，得实际大径加工，得实际大径da=23.850, 实际中径实际中径d2a=22.521，螺距累积偏差螺距累积偏差P=+0.05，牙侧角偏差牙侧角偏差 1=+20 ， 2 = 25 。由表由表3.2得中径的基本尺寸得中径的基本尺寸d2 = 22.701试判断顶径、中径是否合格，并查出旋合长度的变化范围。试判断顶径、中径是否合格，并查出旋合长度的变化范围。 由表由表 3.5得顶径公差为得顶径公差为得得 Td = 0.28由下表得中径公差为由下表得中

17、径公差为Td2= 0.17由下表得中径、顶径的基本偏差为由下表得中径、顶径的基本偏差为es = 0.038中径下偏差为中径下偏差为17. 0038. 0esei22ddT208. 0顶径下偏差为顶径下偏差为28. 0038. 0eseiddT318. 028. 0,17. 0 2ddTT由上查得+0-22.701mm22.701mm 6 6g g-38-208中径公差带图中径公差带图顶径公差带图顶径公差带图（2）画出尺寸公差带图）画出尺寸公差带图 es = 0.038由上查得：由上查得：208.0ei2d318.0eid24mm24mm+0- 6 6g g-38-318(3) 判断中径的合格性

18、判断中径的合格性d2a= 22.521 d2L=22.493fp = 1.732 P =1.732 0.05=0.087= 0.0732(220+325)=0.017d2fe=d2a+( fp+ f )= 22.521+(0.087+0.017) =22.625d2M=22.663f= 0.073P( k11+k22)对外对外螺纹螺纹 d2a d2L= d2mind2fe = d2a+( fp+ f ) d2M= d2max故中径合格故中径合格 022.701mm22.701mm-6 6g g-38-208中径公差带中径公差带 22.66322.49322.62522.521(3) 判断顶径的

19、合格性判断顶径的合格性 dmin da dmax dmin= dmax Td =23.682dmax= d+es=24+（-0.038）=23.962da= 23.850 顶径合格顶径合格 24mm24mm-318-386 6g g顶径公差带顶径公差带 23.68223.96223.850(4) 旋合长度变化范围旋合长度变化范围8.5N25 根据根据M242查表查表9.8 得得课堂作业课堂作业 有一螺纹件尺寸要求为：有一螺纹件尺寸要求为：M1216h，经，经测得实际中径测得实际中径d2a=11.304, 实际顶径实际顶径da=11.815，螺距累积偏差螺距累积偏差P=-0.02，牙侧角偏差牙侧

20、角偏差 1=+25 ， 2 = 20 ，试判断该螺纹零，试判断该螺纹零件是否合格？为什么？，查表确定所需旋合件是否合格？为什么？，查表确定所需旋合长度的范围。长度的范围。3.4 普通螺纹的精度检测普通螺纹的精度检测v 对普通螺纹精度可以采用单项测量或综合测量两大类方法对普通螺纹精度可以采用单项测量或综合测量两大类方法 v 3.4.1单项测量单项测量PdMdma866. 032三针法测量外螺纹单一中径三针法测量外螺纹单一中径 3.4.2综合检验综合检验图图3.11 用螺纹塞规和光滑极限塞规检验内螺纹用螺纹塞规和光滑极限塞规检验内螺纹图图3.12 用螺纹环规和光滑极限卡规检验外螺纹用螺纹环规和光滑

21、极限卡规检验外螺纹本章重点本章重点:1. 螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性 的影响；的影响；2. 螺纹公差螺纹公差(公差带的构成公差带的构成)和螺纹精度的概念；和螺纹精度的概念；3. 螺纹在螺纹在图样上的标注图样上的标注。 2. 实测实测 M207H 的螺纹零件得：螺距累偏差为的螺纹零件得：螺距累偏差为 P 0.034，牙侧角偏差分别为牙侧角偏差分别为1+30， 240，试求实际中径牙和作用中径所允许的变化范围。试求实际中径牙和作用中径所允许的变化范围。作作 业业 说明下式的含义：说明下式的含义： 1. M10 6h ； 2. M20 6H5h6h 。 1.已知已知M1216h，d2a = 11.304mm，da = 11.815mm，P = - 0.02 ，1= +2