《互换性与测量技术1》-第10章

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响10.1.1螺纹的种类、基本牙型及其主要几何参数１.螺纹的种类螺纹是一种最具互换性的典型连接结构。按其结合性质和使用要求不同，可分为以下三类：（１）普通螺纹普通螺纹也称“紧固螺纹”，分为粗牙和细牙两种。用于紧固和连接零件。这种螺纹结合应用比较广泛。对这种螺纹结合的主要要求是可旋合性和连接的可靠性。要求其牙侧间的最小间隙等于或接近于零，相当于圆柱体配合中的几种小间隙配合。下一页返回

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响

（２）紧密螺纹紧密螺纹用于要求具有气密性或水密性的条件下，如管螺纹连接，在管道中不得漏气、漏水或漏油。其主要要求是具有良好的旋合性及密封性。（３）传动螺纹传动螺纹通常指丝杠和测微螺纹，它们都是用来传递运动或实现精确位移的。因此，对它们的主要要求是具有足够的位移精度，即保证传动比的准确性，运动的灵活性、稳定性和较小的空行程。因此，这类螺纹的螺距误差要小，而且应有足够的最小间隙。上一页下一页返回

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响

２.螺纹的基本牙型及其主要几何参数（１）普通螺纹的基本牙型普通螺纹的基本牙型是指在螺纹轴线剖面内高为Ｈ的等边三角形（原始三角形）上，顶部截去Ｈ／８、底部截去Ｈ／４所形成的理论牙型。该牙型具有螺纹的公称尺寸，如图１０－１所示。（２）普通螺纹的主要几何参数１）大径。大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。内、外螺纹基本大径分别用符号“Ｄ”和“ｄ”表示，如图１０－１所示。普通螺纹的公称直径是指螺纹的大径。普通螺纹的尺寸系列是以大径与不同螺距的组合。上一页下一页返回

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响

２）小径。小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。内、外螺纹的小径分别用符号“Ｄ１”和“ｄ１”表示，见图１０－１中所示。内螺纹的小径和外螺纹的大径统称为“顶径”，内螺纹的大径和外螺纹的小径统称为“底径”。３）中径。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和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱的直径称为“中径”。内、外螺纹的中径分别用符号“Ｄ２”和“ｄ２”表示，见图１０－１中所示。上一页下一页返回

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响

（３）螺距和导程螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。螺距的公称尺寸用符号“Ｐ”表示，见图１０－１中所示。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，用符号“Ｐｈ”表示。对于单线螺纹，导程与螺距相等，即Ｐｈ＝Ｐ；对于多线螺纹，导程等于螺距Ｐ与螺纹线数ｎ的乘积，即Ｐｈ＝ｎＰ。（４）单一中径单一中径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实际螺纹上牙槽宽度等于半个基本螺距的地方。单一中径可以用三针法测得，用来表示螺纹中径的实际尺寸。内、外螺纹的单一中径分别用符号“Ｄ２ｓ”和“ｄ２ｓ”表示。上一页下一页返回

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响

（５）牙型角和牙侧角牙型角是指螺纹牙型上两个相邻牙侧间的夹角，用符号“α”表示。米制普通螺纹的牙型角α＝６０°，如图１０－１所示。牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，用符号“α／２”表示。米制普通螺纹的牙侧角α／２＝３０°。（６）螺纹旋合长度螺纹旋合长度是指两个相互配合的内螺纹与外螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。上一页下一页返回

10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响

３.螺纹的公称尺寸国家标准ＧＢ／Ｔ１９６—２００３规定，普通螺纹的公称尺寸包括内螺纹和外螺纹的大径（Ｄ和ｄ）、小径（Ｄ１和ｄ１）、中径（Ｄ２和ｄ２）及螺纹的原始三角形高度Ｈ和螺距Ｐ。10.1.2螺纹几何参数偏差对互换性的影响实现普通螺纹的互换性，保证结合精度，要求连接螺纹必须具有良好的可旋入性和一定的连接强度。所以，在螺纹的大径和小径处，内、外螺纹不得相互干涉，在内、外螺纹大径和小径间分别存在间隙，不会影响旋合性。因此，影响螺纹可旋入性和连接强度的主要因素是中径偏差、螺距误差和牙侧角偏差。上一页返回下一页10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响10.1.3螺纹作用中径１.螺纹作用中径与中径公差实际上，螺纹的中径偏差、螺距误差、牙侧角偏差是同时存在的，应分别进行单项检验，但测量起来很困难。如前所述，当外螺纹存在螺距误差和牙侧角偏差时，其作用中径比实际中径要增大ｆＰ与ｆα／２值。在规定的旋合长度内，恰好包容（没有间隙或过盈）实际螺纹牙侧的一个假想理想螺纹的中径。该理想螺纹具有基本牙型，并且包容时与实际螺纹在牙顶和牙底处不发生干涉。用符号“ｄ２ｆｅ”表示。同理，实际内螺纹存在螺距误差和牙侧角偏差，也相当于实际内螺纹的中径减小了ｆＰ与ｆα／２值。上一页返回下一页10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响在规定的旋合长度内，具有基本牙型、包容实际内螺纹的假想外螺纹的中径，就称为“内螺纹的作用中径”，用符号“Ｄ２ｆｅ”表示。上一页下一页返回10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响Ｄ２ａ———内螺纹的单一中径。对于普通螺纹零件，为了加工和检测的方便，在标准中只规定了一个中径（也叫综合）公差，用这个中径（综合）公差同时控制中径、螺距及牙侧角３项参数的偏差，即：外螺纹上一页下一页返回10.1螺纹的种类及几何参数偏差对互换性的影响２.中径的合格条件中径为螺纹的配合直径，与圆柱体相似，为保证可旋入性和螺纹件本身的强度及连接强度，实际螺纹的作用中径应不超过最大实体牙型的中径，实际螺纹的单一中径不超过最小实体牙型的中径，用公式表示普通螺纹中径合格的条件为：上一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测10.2.1普通螺纹的公差配合与标注１.螺纹公差标准的基本结构在ＧＢ／Ｔ１９７—２００３《普通螺纹公差》标准中，只对中径和顶径规定了公差，而对底径（内螺纹大径和外螺纹小径）未给出公差，要求由加工的刀具控制。在螺纹加工过程中，由于旋合长度不同，加工难易程度也不同。通常短旋合长度容易加工和装配；长旋合长度加工较难保证精度，在装配时由于弯曲和螺距偏差的影响，也较难保证配合性质。因此，螺纹公差精度由公差带（公差大小和位置）及旋合长度构成，如图１０－６所示。下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测２.螺纹公差带普通螺纹公差带是沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布的，由公差（公差带大小）和基本偏差（公差带位置）两个要素构成，在垂直于螺纹轴线方向上计量基本大、中、小径的极限偏差和公差。３.螺纹的标记普通螺纹的完整标记由螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号、旋合长度代号和旋向代号组成。（１）特征代号普通螺纹特征代号用字母“Ｍ”表示。上一页下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测（２）尺寸代号尺寸代号包括公称直径（Ｄ、ｄ）、导程Ｐｈ和螺距Ｐ的代号，对粗牙螺纹可省略标注其螺距项，其数值单位均为ｍｍ。（３）公差带代号公差带代号是指中径和顶径公差带代号。中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。如果中径和顶径公差带相同，只标一个公差带代号。螺纹尺寸代号与公差带代号间用半字线“－”分开。（４）旋合长度代号普通螺纹的旋合长度分为三组：短旋合长度（Ｓ）、中等旋合长度（Ｎ）和长旋合长度上一页下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测（Ｌ），其中Ｎ可省略不标。（５）旋向代号对于左旋螺纹，要在旋合长度代号后标注“ＬＨ”代号，右旋螺纹省略旋向代号。（６）螺纹标注示例例：Ｍ２０×２－５ｇ６ｇ－Ｓ－ＬＨ表示公称直径为２０ｍｍ，细牙螺纹、螺距为２ｍｍ，中径公差带为５ｇ，顶径公差带为６ｇ，短旋合长度，左旋单线细牙普通外螺纹。上一页下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测10.2.2普通螺纹的检测普通螺纹是多参数要素，其检测方法可分为综合检验法和单项测量法两类。１.综合检验法综合检验法是指按泰勒原则使用螺纹量规检验被测螺纹各几何参数误差综合结果的方法。用普通螺纹量规的通规检验被测螺纹的作用中径（含底径），用止规检验被测螺纹的单一中径，还要用光滑极限量规检验被测螺纹顶径的实际尺寸。上一页下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测检验内螺纹的量规称为“螺纹塞规”，检验外螺纹的量规称为“螺纹环规”。螺纹量规通规模拟体现被测螺纹的最大实体牙型，检验被测螺纹的作用中径是否超出其最大实体牙型的中径，并同时检验被测螺纹底径的实际尺寸是否超出其最大实体尺寸。因此，通规应具有完整的牙型，并且其螺纹的长度应等于被测螺纹的旋合长度。止规用于检测被测螺纹的单一中径是否超出其最小实体牙型的中径，因此止规采用截短牙型，并且只有２～３个螺距的螺纹长度，以减小牙侧角偏差和螺距误差对检验结果的影响。用螺纹量规检验时，若其通规能够旋合通过整个被测螺纹，则认为旋合性合格，否则认为不合格；如果其止规不能旋入或不能完全旋入被测螺纹，则认为连接强度合格，否则认为不合格。上一页下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测２.单项测量法单项测量法常用影像法和三针测量法。（１）影像法影像法可以用来测量螺纹的中径、牙侧角和螺距等参数。此法是在显微镜上，将被测螺纹牙型轮廓放大成像，根据放大的轮廓，测量牙廓与螺纹轴线垂线间的夹角，得牙侧角；再沿垂直于螺纹轴线的方向，测量螺纹轴线两侧牙廓之间的距离，得中径；沿平行于轴线的方向，测量两侧牙廓之间的距离，得累积螺距。上一页下一页返回１０.２普通螺纹的公差配合与检测（２）三针测量法三针测量法主要用于测量外螺纹的实际中径。三针测量法只需要采用三根直径相等的量针和外径千分尺就可测量。它将三根直径相同的量针分别放在螺纹直径两侧的沟槽中，然后用外径千分尺测出针距，根据已知的螺距、牙型角和量针直径，按其几何关系可计算得出实际中径。上一页返回10.3梯形丝杠副与滚珠丝杠副的公差10.3.1梯形丝杠副的公差１.公称尺寸梯形丝杠副的螺纹牙型多为梯形螺纹，这是因为梯形螺纹具有传动效率高、精度高和加工方便等优点，并能满足传动螺纹的使用要求。国家标准ＧＢ／Ｔ５７９６３—２００５《梯形螺纹第３部分：公称尺寸》规定，梯形螺纹是由原始三角形截去顶部和底部所形成的，其原始三角形为顶角等于３０°的等腰三角形。为了保证梯形螺纹传动的灵活性，必须使内、外螺纹配合后在大径和小径间留有一个保证间隙αｃ，为此，分别在内、外螺纹的牙底上，由基本牙型让出一个大小等于αｃ的间隙。下一页返回10.3梯形丝杠副与滚珠丝杠副的公差

２.基本偏差梯形螺纹的公差是在普通螺纹公差体系基础上建立起来的。国家标准ＧＢ／Ｔ５７９６.４—２００５《梯形螺纹第４部分：公差》对内螺纹的大径Ｄ４、中径Ｄ２、小径Ｄ１只规定了一种基本偏差Ｈ（下极限偏差ＥＩ），其值为零。标准对外螺纹的中径ｄ２规定了ｅ和ｃ两种基本偏差（上极限偏差ｅｓ），其值为负；对外螺纹的大径ｄ和小径ｄ３规定了一种基本偏差ｈ（上极限偏差ｅｓ），其值为零。外螺纹大径和小径的公差带基本偏差为零，与中径公差带的位置无关。上一页下一页返回10.3梯形丝杠副与滚珠丝杠副的公差

３.公差等级国家标准ＧＢ／Ｔ５７９６.４—