《互换性与技术测量基础》课件06螺纹联接的精度设计与检测

项目6螺纹联接的精度设计及检测

通过本项目的学习，需要熟悉螺纹联接的应用、螺纹精度设计及检测项目，掌握普通螺纹的标注方法及检测方法。教学导读1

螺纹分类及应用、螺纹的主要几何参数、普通螺纹公差与配合的选用及螺纹检测方法、普通螺纹的标注方法。

螺纹结合的精度设计及检测方法。学生需掌握知识点2重

点

和

难

点38.1螺纹的种类及应用螺纹联接是各种机械中应用最为广泛的一种联接形式，通常用于紧固联接或传递动力。螺纹结合在机电产品中应用十分广泛，它是由相互结合的内、外螺纹组成。螺纹联接件如图8-1所示。1.普通螺纹2.传动螺纹3.紧密螺纹螺纹主要用于连接和紧固零件，是应用最为广泛的一种螺纹，分粗牙和细牙两种。用于密封的螺纹连接，对这类螺纹结合的主要要求是具有良好的旋合性及密封性。主要用于传递精确的位移、动力和运动。对这类螺纹结合的主要要求是传动准确、可靠，螺牙接触良好及耐磨等。（一）按照使用场合分类：8.1螺纹的种类及应用3.紧密螺纹2.传动螺纹丝杠传动虎钳高压管阀门1.普通螺纹（二）按照结构特点分类：1.内螺纹外螺纹弯头圆螺母2.外螺纹8.2普通螺纹的主要几何参数国家标准规定，螺纹的基本牙型是指在通过螺纹轴线的剖面内，按规定将原始三角形削去一部分后得到的内、外螺纹共有的理论牙型，是确定螺纹牙型的基础。由于理论牙型上的尺寸均为螺纹的公称尺寸，因而称为基本牙型。普通螺纹的牙型参数如图8-4所示，其数值是在过螺纹轴线的剖面上沿径向或轴向计值的。普通螺纹基本牙型普通螺纹的基本牙型是指在原始的等边三角形基础上，削去顶部和底部所形成的螺纹牙型。8.2普通螺纹的主要几何参数1.基本大径（d，D）大径是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。国家标准规定，普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹的公称直径。2.基本小径（d1

，D1）小径是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。3.基本中径（d2，D2）中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。4.螺距（P）螺距是相邻两牙在中径线对应两点间的轴向距离。8.2普通螺纹的主要几何参数

5.单一中径（da

，Da

）单一中径是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基本螺距一半的地方。当无螺距偏差时，单一中径与中径相等;有螺距偏差的螺纹，其单一中径与中径数值不相等。螺纹的单一中径与中径8.2普通螺纹的主要几何参数6.导程（Ph）导程是指同一螺旋线上的相邻两线上对应两点间的轴向距离。对单线螺纹，导程与螺距同值对多线螺纹，导程等于螺距P与螺纹线数n的乘积，即导程Ph=nP。

7.牙型角（α）和牙型半角（α/2）牙型角是螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。公制普通螺纹的牙型角α=60°，牙型半角是牙型角的一半。公制普通螺纹的牙型半角=30°。8.2普通螺纹的主要几何参数牙型角、牙型半角和牙侧角8.2普通螺纹的主要几何参数8.牙侧角（α1、α2）牙侧角是在螺纹牙型上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，α=60°，

α/2=30°，α1=α2=30°。9.螺纹旋合长度两个相互配合的螺纹，沿螺纹轴线方向上相互旋合部分的长度。10.螺纹接触高度两个相互配合的螺纹牙型上，牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。8.2普通螺纹的主要几何参数螺纹的接触高度和旋合长度8.2普通螺纹的主要几何参数1.螺纹大径、小径误差对互换性的影响实际加工出的内螺纹大径和外螺纹小径的牙底处均略呈圆弧状，为了防止旋合时在该处发生干涉，螺纹旋合时规定在大径和小径上不能接触。因此，对外螺纹的大径和内螺纹的小径规定有较大的公差。规定外螺纹的大径、小径都可以比公称尺寸做得小一些，内螺纹的小径和大径都可以比公称尺寸做得大一些。但是内螺纹的小径过大或外螺纹的大径过小，会减小螺纹的接触高度，从而影响螺纹配合的松紧、联接的可靠性。螺纹的顶径、内螺纹的小径和外螺纹的大径都有公差。8.3螺纹几何参数误差对互换性的影响2.螺距误差对螺纹互换性的影响

螺距误差对旋合性的影响螺距的精度主要由加工设备的精度来保证。螺距误差使内、外螺纹的旋合发生干涉,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，影响螺纹联接的可靠性。8.3螺纹几何参数误差对互换性的影响3.牙侧角误差对螺纹互换性的影响

螺纹牙型半角误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。

刀具刃磨不正确会引起螺纹牙侧角误差，刀具安装位置不正确也会造成左右牙侧角不相等，螺纹牙侧角误差也可能是由上述两个因素共同形成的。牙侧角误差使内、外缧纹结合时发生干涉，进而影响可旋合性，并使螺纹接触面积减小，磨损加快，从而降低联接的可靠性。在批量生产中，对牙侧角难以逐个测量，而采取减小外螺纹中径或加大内螺纹中径的办法，使具有牙侧角误差的螺纹达到可旋合性要求。

8.3螺纹几何参数误差对互换性的影响4螺纹中径误差对螺纹互换性的影响螺纹中径的实际尺寸与中径基本尺寸存在偏差，当外螺纹中径比内螺纹中径大就会影响螺纹的旋合性反之，当外螺纹中径比内螺纹中径小，就会使内外螺纹配合过松而影响连接的可靠性和紧密性，削弱连接强度。可见中径偏差的大小直接影响螺纹的互换性，因此对中径偏差必须加以限制。8.3螺纹几何参数误差对互换性的影响牙型半角误差对旋合性的影响

螺纹作用中径及中径合格条

1.作用中径作用中径是指螺纹配合时实际起作用的中径。当普通螺纹没有螺距偏差和牙型半角偏差时，内外螺纹旋合时起作用的中径就是螺纹的实际中径。当外螺纹有了螺距偏差和牙型半角偏差时，相当于外螺纹的中径增大了，这个增大了的假想中径叫做外螺纹的作用中径。它是与内螺纹旋合时实际起作用的中径，其值等于外螺纹的实际中径与螺距偏差及牙型半角偏差的中径当量之和。8.3螺纹几何参数误差对互换性的影响2.中径的合格条件如果外螺纹的作用中径过大，内螺纹的作用中径过小，将使螺纹难以旋合。若外螺纹的单一中径过小，内螺纹的单一中径过大，将会影响螺纹的连接强度。所以从保证螺纹旋合性和连接强度看，螺纹中径合格性判断准则应遵循泰勒原则。即螺纹的作用中径不能超越最大实体牙型的中径;任意位置的实际中径不能超越最小实体牙型的中径。8.3螺纹几何参数误差对互换性的影响螺纹公差带由构成公差带大小的公差等级和确定公差带位置的基本偏差组成，结合内外螺纹的旋合长度，一起形成不同的螺纹精度。8.4普通螺纹的公差与配合1.螺纹的公差等级

国家标准对内、外螺纹规定了不同的公差等级，各公差等级中，3级最高，9级最低，其中6级为基本级。

螺纹公差带的大小由标准公差确定。具体要求如下：（1）内螺纹中径D2和小径D1的公差等级分为4、5、6、7、8级。（2）外螺纹中径d2分为3、4、5、6、7、8、9级，大径d分为4、6、8级。（3）普通螺纹顶径、中径公差及公差等级见表8-3、表8-4。（4）螺纹底径没有规定公差，仅规定内螺纹底径的下极限尺寸Dmin应大于外螺纹大径的上极限尺寸。（5）外螺纹底径的上极限尺寸d1max应小于内螺纹小径的下极限尺寸。8.4普通螺纹的公差与配合螺纹公差带相对于基本牙型的位置由普通螺纹的基本偏差确定。国家标准对内螺纹规定了两种基本偏差，代号分别为G、H，对外螺纹规定了八种公差带位置，其基本偏差分别为a、b、c、d、e、f、g、h，如图8-7所示，e、f、g、h的公差带位置，内、外螺纹的基本偏差值见表8-3。表中除H和h外，其余基本偏差数值均与螺距有关。普通螺纹的顶径公差见表8-4，普通螺纹的中径公差见表8-5。8.4普通螺纹的公差与配合2.基本偏差螺纹公差带相对于基本牙型的位置由普通螺纹的基本偏差确定。国家标准对内螺纹规定了两种基本偏差，代号分别为G、H，对外螺纹规定了八种公差带位置，其基本偏差分别为a、b、c、d、e、f、g、h，如图8-7所示，e、f、g、h的公差带位置，内、外螺纹的基本偏差值见表8-3。表中除H和h外，其余基本偏差数值均与螺距有关。普通螺纹的顶径公差见表8-4，普通螺纹的中径公差见表8-5。内螺纹的公差带在基本牙型零线以上，以下极限偏差（EI）为基本偏差，H的基本偏差为零，G的基本偏差为正值。外螺纹的公差带在基本牙型零线以下，以上极限偏差（es）为基本偏差，h的基本偏差为零,a、b、c、d、e、f、g的基本偏差为负值。8.4普通螺纹的公差与配合图8-7内、外螺纹公差带的位置8.4普通螺纹的公差与配合3.螺纹的旋合长度与精度等级国家标准按螺纹的直径和螺距将旋合长度分为三组，分别称为短旋合长度组（S）、中旋合长度组（N）和长旋合长度组（L）。标准按螺纹公差等级和旋合长度将螺纹精度分为精密、中等和粗糙三级。

螺纹精度等级的高低代表着螺纹加工的难易程度。

精密级用于精密螺纹，要求配合性质变动小时采用

中等级用于一般用途的机械和构件

粗糙级用于精度要求不高或制造比较困难的螺纹。一般以中等旋合长度下的6级公差等级作为中等精度，精密与粗糙都与此相比较而言。8.4普通螺纹的公差与配合

在选用螺纹公差带时，宜优先按表8-7的规定选取。如果不知道螺纹旋合长度的实际值（例如标准螺栓），推荐按中等旋合长度（N）选取螺纹公差带。螺纹公差带优先选用顺序为:带*号公差带、一般字体公差带、括号内公差带。带方框的公差带用于大量生产的紧固件螺纹。内、外螺纹牙底实际轮廓上的任何点不应超越按基本牙型和公差带位置所确定的最大实体牙型。8.5普通螺纹的公差带及选用1.螺纹公差精度与旋合长度的选用2.螺纹公差带与配合的选用由表8-6所列的内、外螺纹公差带可组成许多可供选用的配合，选择时注意备注。从保证螺纹的使用性和保证一定牙型接触高度考虑，选用的配合最好是H/g、H/h、G/h。配合的选择按照以下要求进行：（1）为了保证螺母、螺栓旋合后的同轴度及强度，一般情况采用最小间隙为零的H/h配合。（2）为了装拆方便及改善螺纹的疲劳强度，可选用小间隙配合（H/g和G/h)。（3）需要涂镀保护层的螺纹，其间隙大小决定于镀层的厚度：镀层厚度为5µm左右的，一般选6H/6g；镀层厚度为10µm左右的，选6H／6e；若内、外螺纹均涂镀，则选6G／6e。（4）在高温下工作的螺纹，可根据装配和工作时的温度差别来选定适宜的间隙配合。（5）单件小批量生产的螺纹，宜选用H/h配合。8.4普通螺纹的公差与配合

完整的螺纹标记由螺纹特征代号、尺寸代号、螺纹公差带代号和其他有必要做进一步说明的个别信息组成。

1.螺纹特征代号螺纹特征代号用字母“M”表示。

2.螺纹尺寸代号

单线螺纹的尺寸代号为“公称直径×螺距”，公称直径和螺距数值的单位为毫米。对粗牙螺纹，可以省略标注其螺距项。

8.6普通螺纹的标注3.螺纹表面粗糙度螺纹牙型表面粗糙度要求主要根据中径公差等级来确定。表8-8列出了螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra推荐值。

工件螺纹中径公差等级4～56～77～9Ra不大于螺栓、螺钉、螺母1.63.23.2～6.3轴及套上的螺纹0.8～1.61.63.2

表8-8螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra推荐值（单位：µm)8.6普通螺纹的标注4.螺纹公差带代号公差带代号包含中径公差带代号和顶径公差带代号。中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。如果中径公差带代号与顶径公差带代号相同，则应只标注一个公差带代号。

5.标记内有必要说明的其他信息标记内有必要说明的其他信息包括螺纹的旋合长度和旋向。8.6普通螺纹的标注8.7.1螺距和牙型角测量螺纹样板是一种带有不同螺距的基本牙型的薄片，用以与被测螺纹比较来确定被检测螺纹的螺距，如图8-8所示。常用的螺纹样板有普通螺纹样板和英制螺纹样板两种，普通螺纹样板的牙型角为60°，英制螺纹样板的牙型角为55°。8.7普通螺纹的检测

图8-8螺纹样板

单项测量，一般是分别测量螺纹的每个参数，主要测中径、螺距、牙型半角和顶径。

1.用螺纹千分尺测量外螺纹中径在实际生产中，车间测量低精度螺纹常用螺纹千分尺。螺纹千分尺8.7普通螺纹的检测

8.7.2螺纹中径的测量

螺纹千分尺实物2.三针量法三针量法是一种间接测量方法，主要用于测量精密螺纹（如丝杠、螺纹塞规）的中径。3.用工具显微镜测量螺纹各参数用工具显微镜测量属于影像法测量，能测量螺纹的各种参数，如测量螺纹的大径、中径、小径、螺距和牙型半角等。三针量法测中径

在实际生产中，通常采用螺纹量规和光滑极限量规联合检验螺纹的合格性。

卡规用来检验外螺纹的大径，螺纹环规通端用来检验外螺纹作用中径和小径的最大极限尺寸，应有完整的牙型，其螺纹长度要与被测螺纹旋合长度相当。

螺纹环规通端旋