《公差配合与技术测量》课件-项目5：螺纹公差与检测

螺纹分类

饮料瓶口、瓶盖螺纹

螺栓、螺钉、螺母

一、螺纹分类螺纹在日常生活中

二、按照螺旋线形成的表面

三、按照螺旋线方向右旋螺纹左旋螺纹

四

、按照螺纹线数多线螺纹单线螺纹30°锯齿形螺纹

五、按照牙型三角形螺纹梯形螺纹矩形螺纹普通螺纹主要用于紧固和连接零件。米制普通螺纹是使用最广泛的一种，要求其有良好的旋合性和联接的可靠性，牙型为三角形。

六、螺纹分类传动螺纹主要用于传递动力或精确位移，要求具有足够的强度和保证精确的位移。传动螺纹牙型有梯形、矩形、锯齿形等。机床中的丝杠、螺母常采用梯形牙型。普通螺纹主要用于紧固和连接零件。

米制普通螺纹是使用最广泛的一种，要求其有良好的旋合性和联接的可靠性，牙型为三角形。

六、螺纹分类紧密螺纹又称密封螺纹，主要用于水、油、气的密封，如管道连接螺纹。这类螺纹连接应具有一定的过盈，以保证具有足够的连接强度和密封性。

六、螺纹分类普通螺纹的几何参数

一、普通螺纹的几何参数

普通螺纹牙型普通螺纹牙型是将原始三角形的顶部和底部按一定比例截取而得到的，有粗牙和细牙螺纹之分。普通螺纹基本牙型

一

、普通螺纹的几何参数大径D或d□指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。国标规定米制普通螺纹大

径的基本尺寸为螺纹的公称直径。小径D1或d1□指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。中径D2或d2□为

一

假想的圆柱体直径，其母线在H/2

处,在此母线上牙体与牙槽的宽度相等。中径D2小径D1小

径

d大

径

d螺距P大径D牙底牙顶中径d1

一

、普通螺纹的几何参数

单

一

中

径D₂a或

d₂a为一假想圆柱体直径，该圆柱体的母线在牙槽宽度等于P/2

处，而不考虑牙体宽度大小。因它在实际螺纹上可以测得，可以代表螺纹中径的实际尺寸。P/2中径线(P-△P)/2

(P-△P)/2螺纹的单一中径与中径单一中径中径

一

、普通螺纹的几何参数作用中径D2m,d2m口指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。□这个假想螺纹具有理想的螺距、半角及牙型高

度，并在牙顶处和牙底处留有间隙，以保证包容时不与实际螺纹的大、小径发生干涉。螺纹的作用中径导程Ph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，

且Ph=nP(n

为螺螺距=导程相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向

距

离

。

一

、普通螺纹的几何参数中径线导程螺距旋线数)。螺距P中径线牙型角a

与牙型半角α/2□α是指在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，对米制普通螺纹α=60°。α/2是指牙侧与螺

纹轴线的垂线间的夹角，对米制普通螺纹

α/2

=30°。口当牙型角正确时，其牙型半角可能有误差，如两半角分别为29°和31°,故还应测量半

角。

一

、普通螺纹的几何参数牙型角与牙型半角原始三角形高度H指原始等边三角形顶点到底边的垂直距离。

H=√3P/2牙型高度h指螺纹牙顶与牙底间的垂直距离。h=5H/8

一

、普通螺纹的几何参数普通螺纹基本牙型一、普通螺纹的几何参数

螺纹旋合长度L指两配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。内螺纹外螺纹旋合长度螺纹的旋合长度接触高度旋合长度导致后面的螺纹无法全部旋和，因此我们要考虑旋和长度和精度的关系。但是旋和长度越长，误差又较大的话，就可能会产生干涉现象。一般情况下，如果旋和长度越长的话，螺纹连接的可靠性就要大一些。

一、普通螺纹的几何参数影响螺纹互换性的几何参数有五个：大径、中径、小径、螺距和牙型半角，其主要因素是螺

距误差、牙型半角误差和中径误差。因普通螺纹

主要保证旋合性和联接的可靠性，故标准只规定

中径公差，而不分别规定三项公差。

普通螺纹几何参数对互换性的影响螺纹大、小径的影响从加工工艺上和使用强度上考虑，实际加工出的内螺纹大径和外螺纹小径的牙底处均略呈弧状，为了防止旋合时在该处发生干涉，螺旋结合时规定

在大、小径上不准接触，因此，

规定内螺纹的大、小径的实际尺寸分别大于外螺纹的大、小径的实际尺寸。但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，从而影响螺纹的连接可靠性，因此也必须加以限制。对螺纹的顶径，即内螺纹的小径和外螺纹的大径规定了公羞。

螺纹大、小径的影响螺纹的单一中径误差△D₂a或△d₂a,将直接影响螺纹的旋合性和结合强度。口若d₂>D₂则因过紧而无法自由旋合。口若d₂a<D₂a

则结合过松而结合强度不足。口△d₂a(或△D₂a)的大小随螺纹的实际中径大小而变化。单一中径误差的影响

螺距误差的影晌1螺距误差包括局部误差如单个螺距误差和累积误差，后者与旋合长度有关，是主要因素。2由于螺距有误差，在旋合长度上产生螺距累积误差△P∑

,

使内、外螺纹无法旋

合

。nPnPab△P≥外螺纹螺距误差的影晌误差△P∑相当于使外螺纹中径增大一个fp值(内螺纹相反),此fp

值称为螺距误差

的中径当量或补偿值。从△abc

中可知：当

a

=60°

时，fp=1.732|△P₂|螺

距

误

差

对

互

换

性

的

影

响内螺纹d2=D22c牙型半角误差可能是由于牙型角α本身不准确或由于它与轴线的相对位置不正确而造成，也可能是两者综合误差的结果。设内螺纹具有理想牙型，外螺纹的中径和螺距与内螺纹相同，仅有半角误差，现分为两种情况讨论。牙型半角误差的影响外螺纹牙型半角小于内螺纹牙型半角(α外/<α内/2)

,

如

图

所

示

。剖线部分产生靠近大径处的干涉而不能旋合。为了保证可旋合性，可把内螺纹的中径增加fα/2,或把外螺纹中径减小fα/2。牙型半角误差的影响设内螺纹具有理想牙型：外螺纹牙型半角大于内螺纹牙型半角

(α外>α肉/),如图所示。剖线部分产生靠近小径处的干涉而不能旋合

。同样，为了保证可旋合性，可把内螺纹的中径增加fa/2,或把外螺纹中径

减

小fα/2。牙型半角误差的影响设内螺纹具有理想牙型：因螺距误差和牙型半角误差补偿变化后的中径称为作用中径，即螺纹配合中实际起作用的中径

。口

外螺纹：

d₂m=d₂a+(fp+fa/2)口

内螺纹：D=D-(f+Ja/2)作用中径的计算作用中径它是保证螺纹互换性的最主要参数。米制普通螺纹仅用中径公差TD2

或Td₂即可综合控制三项误差。判断螺纹中径合格性，根

据螺纹的极限尺寸判断原则(泰勒原则)。

作用中径的计算对外螺纹而言，即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

最小实体牙型的中径，用表达式即为：口外螺纹：d2m≤d2max口

内螺纹：D₂m≥D2min

作用中径的计算;d₂a≥d2min;D2a≤D2max口国家标准GB/T

197-2003《普通螺纹公差》将螺纹公差带的两个基本要素：公差带大小

(公差等级)和公差带位置(基本偏差)进行标

准化，组成各种螺纹公差带。普通螺纹的公差带螺纹直径公差等级螺纹直径公差等级内螺纹中径D₂4,5,6,7,8外螺纹中径d₂3,4,5,6,7,8,9内螺纹小径D₁4,5,6,7,8外螺纹大径d₁4,6,8

普通螺纹的公差带螺纹的公差等级(见下表)其中3级精度最高，9级精度最低，

一般6级为基本级。各级公差值可分别查阅表。公称直径D/mm螺距内螺纹中径公差Tm外螺纹中径公差T2>≤P/mm公差等级公差等级4567834567895.611.20.57190112140一42536785106一一0.7585106132170—506380100125一一1951181501902365671901121401802241.251001251602002506075951181501902361.51121401802242806785106132170212265口从表中可以看出：在同一公差等级中，内螺纹中径公差比外螺纹中径公差大，这是因为内螺纹较难加工。普通螺纹的公差与配合普通螺纹的中径公差

(GB/T197-2003)与圆柱体的公差带位置一样，内、外螺纹的公差带相对于基本牙型的位置，由基本偏差来确定。普通螺纹公差带是以基本牙型为零线布置的，所以螺纹的基本牙型是计算螺纹偏差的基准。

螺纹的基本偏差外螺纹基本偏差是上极限偏差es,

则外螺纹下极限偏差ei等于上极限偏差es减去螺纹公差。内螺纹基本偏差是下极限偏差EI,内螺纹上极限偏差ES=下极限偏差EI

加上螺纹公差。

螺纹的基本偏差

螺纹的基本偏差国家标准对内螺纹的中径，小径规定采用G、H

两种公差带位置，以下偏差EI为基本偏差，如图所示。基本牙型H基本牙型GTbi/2TD/2TDi/2EI/2、TD2/2

螺纹的基本偏差对外螺纹的中、大径规定了e、f、g、h

四种公差带位置，以上偏差es为基本偏差

，如图所示。基本牙型Ta2/2+0-h螺距

P/mm内螺纹的基本偏差EI外螺纹的基本偏差es内螺纹小径公差To外螺纹大径公差Ta公差等级公差等级GHefgh456784681+260-60-40-2601501902363003751121802801.25+28-63-42-281702122653354251322123351.5+32-67-45-321902363003754751502363751.75+34-71-48-342122653354255301702654252+38-71-52-382363003754756001802804502.5+42-80-58-422803554505607102123355303+48-85-63-483154005006308002363756003.5+53-90-70-533554505607109002654256704+60-95-75-60375475600750950300475750螺纹的基本偏差普通螺纹的基本偏差和顶径公差(GB/T197-2003)

螺纹旋合长度及其配合精度旋合长度□

螺纹的配合精度不仅与公差等级有关，而且与旋合长度密切相关。螺纹旋合长度分：

短旋合长度S

,中

等旋合长度N

和长旋合长度L三组。精度等级根据螺纹的公差等级和旋合长度，对螺纹给出了精密、中等、及粗糙三种精度等级。这是衡量螺纹质量的综合指标。对于不同旋合长度组的螺纹，应采用不同的公差等级，以保证同一精度下螺纹配合精度和加工难易程度差不多。螺纹的基本偏差

螺纹公差带与配合的选用1选用公差带与配合：由螺纹公差等级和公差带位置组合，可得到各种公差带。2对内螺纹规定了13个选用公差带，对外螺纹规定了18个选用公差带。粗糙级对精度要求不高或制造比较困难时采用，如7H

、8H。适用于精密螺纹，当要求配合性质变动较小时

采用，如飞机上采用的

4h及4H、5H的螺纹。一般用途选用，如6H、6h

、6g

等。螺纹公差带与配合的选用精密级中等级内、外螺纹公差带的选用原则是必须满足使用要求，为保证足够的联接强度，完工后的螺纹最好组合成H/g,

H/h

或G/h

的配合。H/h

最小间隙为零，应用最广。

螺纹公差带与配合的选用公差带位置精度GH旋合长度SNLSNL精密4H5H6H中等(5G)*6G(7G)*5H*6H*7H粗糙(7G)(8G)7H公差带位置精度efgh旋合长度SNLSNLSNLSNL精密4g(5g4g)(3h4h)*4h(5h4h)中等*6e(7e6e)*6f(5g6g)*6g(7g6g)(5h6h)6h(7h6h)粗糙(8e)(9e8e)8g(9g8g)注：其中大量生产的精制紧固螺纹，推荐采用带方框的公差带；带“*”的公差带应优先选用，其次

是不带“*”的公差带；括号内的的公差带尽量不用。普通螺纹的公差与配合普通螺纹推荐公差带为了保证螺母、螺栓旋合后的同轴度及连接强度，一般选用

最小间隙为零的H/h

配合。对单件、小批量生产的螺纹，可选用最小间隙为零的H/h

配

合。为了便于装拆、提高效率及改善螺纹的疲劳强度，可以选用

H/g或G/h

配合。对需要涂镀或在高温下工作的螺纹，通常选用H/g

、H/e

等较

大间隙的配合。

普通螺纹的公差与配合□

同学们，螺纹种类繁多，大家在进行螺纹设计和生产中，

一定要查阅相关国家标准，根据不同

的用途选择不同的螺纹类型和相关尺寸及公差，养成查阅机械设计手册的好习惯。同时，同学们

在生活和工作中也应该增强规矩意识，按章办事，养成遵守规则的好习惯。

普通螺纹的公差与配合普通螺纹的标注螺纹的完整标记由螺纹特征代号

(M,米制普通螺纹),尺

寸

代

号(公称直径×螺距

)

,螺纹公差带代号(中径和顶径公差带代号),必须说明的信息标记代号

(短、长旋合长度、左旋螺纹)四部分组成。一旋合长度代号(中等旋合长度省略不标)顶径公差带代号—中径公差带代号公称直径普通螺纹代号(公制，粗牙)—螺纹旋向(右旋省略不标)中径和顶径公差带代号螺距(粗牙省略不标)公称直径普通螺纹代号一

、螺纹标记(GB/T197-2003)

螺纹标记(GB/T

197-2003)外螺纹：内

螺

纹

：M20×1.5-6H-LH例：M30×2-5g6g表示：公称直径为30mm,

螺距2mm,

中径和顶径公

差带分别为5g、6g的中旋

合长度的普通细牙外螺纹。例

：M20×2-5H-L-LH表示：公称直径为20

mm,螺距2mm,

中径和顶径公差带都为5H的长旋合长度

的左旋普通细牙内螺纹。例

：M16×Ph3P1.5表示：公称直径为16mm,导程3

mm,

螺距1.5

mm普通双线细牙螺纹。一、螺纹标记(GB/T197-2003)例

：M20×2-6H/5g6g表示：公称直径为20mm,

螺距2mm,中径和顶径公差带都为6H的内螺纹与

中径和顶径公差带分别为5g

、6g的外螺

纹旋合。螺纹配合的标记标注螺纹配合时，内、外螺纹的公差带代号用斜线分开，左边(分子)为内螺

纹公差带代号，右边(分母)为外螺纹

公差带代号。

二、螺纹配合的标记

三、简化标注

M10可表示为公称直径10mm、

螺距为1.5mm、

粗牙、单线、至于是内螺纹、外螺纹、还是螺旋副，则要由具体情况而定。

释义如下三种情况公差带为6H、中等旋合长度、中等精度的右旋内螺纹123或是6H/6g

(

其他项与前相同)的螺旋副或公差带为6g(其他项与前相

同

)的外螺纹四、图样上的标注单项测量□

对于低精度外螺纹，可用螺纹千分

尺直接测量单一中径d2a

值(选用

不同的测头，以适合不同的牙型和

螺距)。一

、螺纹的测量方法

螺纹的测量方法可分为单项测量和综合检测。

二、用螺纹千分尺测量螺纹单一中径检测示意图测量过程中如之前讲到的，带锥形的部分卡在牙槽位置，而带微型缺口的位置，就卡在牙体位置。通过读数就可以将这个零件的单一中径测量出来。这是第一个单项测量。测量的时候需要在同一个方向测量，然后换不同的地方多测量几次。二、用螺纹千分尺测量螺纹单一中径

三、用螺纹样板检测螺距及牙型角在车间，常使用螺纹样板检测螺纹螺距、牙型角(粗略判断)。三、用螺纹样板检测螺距及牙型角判断牙型角口观察的时候对着光，看一下它有没有缝隙，如果刚好贴合在一起，那么我们就能够判断出来

它的牙型角是基本合格的，那如果有比较大的

缝

隙，说明就可能会存在着牙型角误差。口

但是这种情况我们测量不出它具体的值，只能

判断它的牙型角是否是合格的。口这是样板在车间用来检测螺距，或者说是判断

牙型角是不是正确的一种简便方法。a)

b)三针法测量螺纹单一中径a)

杠杆千分尺

b)三针1-活动量砧2-测微螺杆3-刻