《互换性与标准化》-第11章

11.1普通螺纹的基本牙型和几何参数11.1.1螺纹种类和使用要求在机器和仪器制造中，常用的螺纹按用途主要可分为以下三类:(1)普通螺纹，一也称紧固螺纹，用于连接或紧固零件。可分为粗牙和细牙两种。在机械制造中用于可拆连接，如螺栓与螺母的连接。对这类螺纹的要求，一是具有良好的可旋入性，以便于装配与拆卸;二是保证有一定的连接强度，使其不过早损坏和自动松脱。这类螺纹的结合，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。

(2)传动螺纹，用于传递动力、运动或位移。例如丝杠和测微螺纹。对传动螺纹的主要要求是传动准确、可靠，螺牙接触良好及耐磨等。下一页返回11.1普通螺纹的基本牙型和几何参数(3)紧密螺纹，用于密封结合。如旋入机体的一种螺栓，必须有一定的压紧力，管道螺纹要求是不漏水、不漏气、不漏油。显然，这类螺纹结合必须有一定的过盈，它们的结合相当于圆柱体配合中的过盈配合。11.1.2普通螺纹的基本牙型和主要几何参数

1.普通螺纹的基本牙型普通螺纹的基本牙型是指螺纹轴向剖面内，截去原始三角形的顶部和底部所形成的螺纹牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸。图11-1中的粗实线代表基本牙型。上一页下一页返回11.1普通螺纹的基本牙型和几何参数2.普通螺纹的主要几何参数

l)基本大径(Dd)

基本大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。对于外螺纹，大径d为其顶径;对于内螺纹，大径D为其底径。大径(y是普通螺纹的公称直径(代表螺纹尺寸的直径)，而且内、外螺纹大径的基本尺寸是相等的，即D=d2)基本小径(D1、d1)

基本小径是与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。对于外螺纹，小径}I为其底径;对于内螺纹，小径DI为其顶径。普通螺纹的内、外螺纹小径的基本尺寸一也是相等的，即D1=d1。上一页下一页返回11.1普通螺纹的基本牙型和几何参数3)基本中径(D2d2}

基本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宽度和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的轴线即螺纹的轴线，中径圆柱的母线称为“中径线”，如图11-2所示。中径的大小决定了螺纹牙侧的径向位置。普通螺纹内、外螺纹中径的基本尺寸一也是相等的。

4)单一中径(D)

单一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宽度等于螺距基本尺寸一半的地方，如图11-2所示。单一中径可以用三针法测得，用来表示螺纹的实际中径上一页下一页返回11.1普通螺纹的基本牙型和几何参数5)螺距P与导程Ph

螺距是螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程是同一螺旋线上的相邻两牙在中径线对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹，导程与螺距相同;对于多线螺纹，导程为螺距与螺纹线数的乘积。

6)牙型角(a)和牙侧角(ai,az)

牙型角是螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，如图11一1所示。普通螺纹的理论牙型角为600，牙型半角为300。牙侧角是指某一牙侧与螺纹轴线的垂线之间的夹角(ai"az)。普通螺纹的牙侧角基本值为300。牙侧角决定了螺纹牙侧对螺纹轴线的方向。实际螺纹的牙型角正确并不一定说明牙侧角正确。上一页下一页返回11.1普通螺纹的基本牙型和几何参数7)螺纹的旋合长度螺纹的旋合长度是指两个相互结合的螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。如图11一3所示。上一页返回11.2螺纹几何参数偏差对互换性的影响11.2.1螺距偏差的影响对于连接螺纹，螺距偏差主要影响螺纹连接的可旋合性和可靠性;对于传动螺纹，螺距误差主要影响传动精度和承载能力，因此必须对其予以控制。螺距偏差主要是由加工机床运动链的传动误差引起的，它包括螺距局部偏差(单个螺距偏差DP)和螺距累积偏差GPS)两种。螺距局部误差是指在螺纹全长上，任意单个实际螺距对公称螺距的最大差值，与旋合长度无关;螺距累积偏差是指在规定长度内〔如旋合长度)任意一个实际螺距对其公称值之最大差值，与旋合长度有关。假设仅有螺距偏差么P的一个外螺纹与一个没有任何偏差的理想内螺纹结合，如图11-4所示，在几个螺距长度上，造成与理想的内螺纹在牙侧部位发生干涉。下一页返回11.2螺纹几何参数偏差对互换性的影响11.2.2牙侧角偏差的影响普通螺纹的牙型角是600，但根据前述牙侧角的定义可知，若牙型角正确，牙侧角不一定正确。假设外螺纹牙型角是准确的600，但角平分线倾斜了，造成一边是310，另一边是290，与理想的内螺纹旋合时，会造成一边有缝隙，一边有干涉，因而应对牙侧角提出要求假设内螺纹具有理想牙型1，如图11一5所示，与此相配合的外螺纹牙型2仅存在牙侧角偏差，左侧牙侧角偏差

为负值，右侧牙侧角偏差

为正值，就会在内、外螺纹中径上方的左侧和中径下方的右侧产生干涉而不能旋入。为了消除干涉，保证旋合性，就必须使外螺纹的牙型2沿垂直于螺纹轴线的方向下移至图中双点划线3以下，从而使外螺纹的中径减小一个

值。上一页下一页返回11.2螺纹几何参数偏差对互换性的影响11.2.3中径偏差的影响决定螺纹结合性质的主要参数是中径，因此中径误差对螺纹的旋合性影响较大。由于内、外螺纹相互作用集中在牙侧面，所以内、外螺纹中径的差异直接影响着牙侧面的接触状态。若外螺纹的中径小于内螺纹的中径，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，则会削弱其连接强度。为此，加工螺纹时，应当控制实际中径的偏差。上一页下一页返回11.2螺纹几何参数偏差对互换性的影响11.2.4螺纹中径合格性的判定原则实际螺纹往往同时存在中径、螺距和牙侧角偏差，而三者对旋合性均有影响。螺距和牙侧角偏差对旋合性的影响如前所述，当外螺纹存在螺距偏差和牙侧角偏差时，其效果相当于实际中径增大fp和

对于内螺纹来说，其效果相当于实际中径减小了fp和

。这个增大或减小了的假想螺纹中径称为螺纹的作用中径，内、外螺纹作用中径的代号分别为,如图11一6所示。上一页返回11.3普通螺纹的公差与配合11.3.1普通螺纹公差从互换性角度考虑，螺纹的基本几何要素有五个，即大径、小径、中径、螺距和牙侧角。但普通螺纹在内、外螺纹配合以后，在大径之间和小径之间实际上都是有间隙的，对螺距和牙侧角不单独规定公差，而是用中径公差来综合控制。这样，螺纹的互换性和配合性质主要取决于中径。但由于外螺纹和内螺纹的底径(d，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，因此一也不规定公差。这样在螺纹公差标准中，就只规定了d、d2和D2、D1的公差。螺纹加工过程中，旋合长度不同，加工难易程度也不同。较长的旋合长度加工精度较难保证，在装配时由于弯曲和螺距偏差的影响，配合性质一也较难保证，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。下一页返回11.3普通螺纹的公差与配合1)公差等级螺纹公差带的大小由标准公差确定。内螺纹中径D2和顶径D1的公差等级分为4,5,6,7,8级;外螺纹中径d2分为3,4,5,6,7,8,9级，顶径d分为4,6,8级。各直径和各公差等级的标准公差系列规定列于表11一1、表11-2和表11一32)基本偏差螺纹公差带相对于基本牙型的位置由基本偏差确定。国家标准中，对内螺纹规定了两种基本偏差，代号为G,H，见图11-7;对外螺纹规定了四种基本偏差，代号为e,f,g,h，见图11-8。上一页下一页返回11.3普通螺纹的公差与配合3)旋合长度国家标准规定，螺纹的旋合长度分为三组，分别为短旋合长度组、中旋合长度组和长旋合长度组，并分别用代号S、N,L表示螺纹公差带和旋合长度构成螺纹的精度等级。GB/T197一2003将普通螺纹精度分为精密、中等和粗糙三个等级。各组的旋合长度范围见表11-411.3.2螺纹公差与配合的选用由基本偏差和公差等级可以组成多种公差带。在实际生产中为了减少刀具及量具的规格和数量，便于组织生产，对公差带的种类予以了限制，国家标准推荐按表11-5选用。上一页下一页返回11.3普通螺纹的公差与配合11.3.3螺纹的标记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.螺纹特征代号普通螺纹的特征代号用字母“M”表示。

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，对于粗牙螺纹可省略标注螺距项。

3.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。上一页下一页返回11.3普通螺纹的公差与配合各直径的公差带代号由表示公差等级的数值和表示公差带位置的字母(内螺纹用大写字母;外螺纹用小写字母)组成。如果中径与顶径公差带代号相同，则应只标注一个公差带代号。螺纹尺寸代号与公差带间用“一”号分开

4.旋合长度代号对于短旋合和长旋合长度组在公差带代号后分别标注“S”和“L”代号。旋合长度代号与公差带间用“一”号分开。中等旋合长度组不标注旋合长度代号“N""5.旋向代号对于左旋螺纹，应在旋合长度代号后标注“LH"，旋合长度代号与旋向代号间用“一”号分开。右旋螺纹不标注旋向代号

6.完整的螺纹标注示例上一页返回11.4普通螺纹的测量11.4.1螺纹的综合测量普通螺纹的综合检验是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。其中包括: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用的螺纹量规称为螺纹塞规，检验外螺纹用的量规称为螺纹环规螺纹量规的设计应符合泰勒原则。参看图11一9和图11一10,螺纹量规通规模拟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，并同时检验底径实际尺寸是否超出其最大实体尺寸。下一页返回11.4普通螺纹的测量因此，通规应具有完整的牙型.并且螺纹的长度等于被测螺纹的旋合长度。止规用来检验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，其螺纹圈数一也很少，以减少牙侧角偏差和螺距误差对检验结果的影响。止规只允许与被测螺纹两端旋合，旋合量一般不超过两个螺距。11.4.2螺纹的单项测量常用的螺纹单项测量方法有以下几种。

1.用牙型量头侧量中径在螺纹轴线两边牙型上，分别卜人与螺纹牙型角规格相同的v形槽和圆锥形测头，如图11-11所示，与比较仪或千分尺结合使用，可测外螺纹中径。上一页下一页返回11.4普通螺纹的测量z.用量针侧量外螺纹单一中径量针法实际上是一种精密的间接测量方法。测量时，根据不同情况，可用三针、两针或单针3种方法。由于三针量法测量结果稳定，应用最广。当螺纹牙数很少，如止端螺纹量规，无法用三针时，可用两针量法。当螺纹直径>100mm时，可用单针量法。如图11一12所示用三针法测量外螺纹中径。

3.用工具显微镜侧量外螺纹各几何参数在工具显微镜上可用影像法、轴切法、球接触法及干涉带法测量外螺纹中径、螺距和牙侧角。一般中径、螺距和牙侧角均在一次安装中逐项完成测量。上一页返回11.5机床丝杠和螺母的公差与配合11.5.1丝杠和螺母的精度等级丝杠和螺母的精度等级各分为7级，即:3,4,5，6,7,8,9。其中3级最高，精度依次递降，9级最低各级精度的应用如下:3,4级用于特别精密的机床和机构，s,6级用于螺纹磨床、坐标锁床、齿轮磨床、计量器具及没有校正装置的分度机构，7级用于铲床、精密螺纹车床及精密齿轮机床，8级用于普通车床及普通铣床，9级用于没有分度盘的进给机构。11.5.2丝杠公差标准对丝杠规定了以下s项公差和极限偏差要求:1)大径、中径、小径的极限偏差此3项极限偏差不分精度等级，每种螺距其公差值和基本偏差各只有1种，如表11一6所示。下一页返回11.5机床丝杠和螺母的公差与配合2)中径尺寸的一致性公差在公差带范围内，若丝杠螺纹的中径实际尺寸相差太大，将会影响丝杠和螺母配合间隙的均匀性和丝杠两侧螺旋面的一致性，因此规定了丝杠螺纹有效长度范围内的中径尺寸一致性公差，见表11一73)大径表面对螺纹轴线的径向圆跳动公差当丝杠全长与螺纹公称直径之比较大时，丝杠容易变形，引起其轴线弯曲，从而影响丝杠螺纹螺旋线的精度。规定大径表面对螺纹轴线的径向圆跳动公差(其值见表11一8)，可以保证丝杠与螺母配合间隙的均匀性和丝杠位移的准确性。上一页下一页返回11.5机床丝杠和螺母的公差与配合4)螺旋线轴向公差和螺距公差在丝杠螺纹加工中，常常会出现螺旋线轴向误差，其值如表11-9所示。螺旋线轴向误差是指实际螺旋线相对于理论螺旋线在轴向上偏离的最大代数差值，该值全面反映了丝杠的位移精度。螺旋线轴向公差是指螺旋线轴向实际测量值相对于理论值的允许变动量，按任意2rrad和25tntn,100tntn,300tntn螺纹长度内及螺纹有效长度内分别规定公差值(见表11-11)，适用于3一6级丝杠。对于7一9级丝杠，则测量螺距偏差，并用螺距公差来限制丝杠的位移误差。螺距公差值见表11-10。上一页下一页返回11.5机床丝杠和螺母的公差与配合5)牙型半角极限偏差牙型半角偏差是指丝杠螺纹牙型半角实际值对公称值的代数差。由于牙型半角偏差的存在，丝杠与螺母牙侧间的接触便会不均匀，影响丝杠的耐磨性和传动精度。牙型半角偏差由牙型半角极限偏差来限制。3一8级丝杠的牙型半角极限偏差数值见表11一109级丝杠的牙型半角极限偏差由中径公差综合控制。11.5.3螺母公差同普通螺纹一样，螺母的螺距偏差和牙型半角偏