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1、第第9 9章章 螺纹公差及检测螺纹公差及检测 1. 螺纹主要几何参数及其对互换性的影响；螺纹主要几何参数及其对互换性的影响； 2螺纹合格性判定条件；螺纹合格性判定条件； 3普通螺纹的公差及基本偏差；普通螺纹的公差及基本偏差； 4. 标准推荐的公差带及其选用；标准推荐的公差带及其选用； 5. 螺纹标记；螺纹标记； 学习目的学习目的是了解普通螺纹互换性的特点及其公差标准是了解普通螺纹互换性的特点及其公差标准的应用。的应用。 学习要求学习要求 了解普通螺纹主要几何误差对互换性的影响；了解普通螺纹主要几何误差对互换性的影响； 建立螺纹作用中径的概念；建立螺纹作用中径的概念； 通过对螺纹公差带分布的分析
2、，掌握普通螺纹公差与通过对螺纹公差带分布的分析，掌握普通螺纹公差与 配合的特点及螺纹精度的选择；配合的特点及螺纹精度的选择； 掌握螺纹的标记和标注方法；掌握螺纹的标记和标注方法； 9.1 9.1 概述概述螺纹按其用途可分为三类：螺纹按其用途可分为三类：9.1.1 螺纹分类及使用要求螺纹分类及使用要求螺纹种类螺纹种类使用要求使用要求紧固螺纹紧固螺纹（普通螺纹）（普通螺纹）可旋合性和联接可靠性可旋合性和联接可靠性传动螺纹传动螺纹传递动力的可靠性或传递位移的准确性，传递动力的可靠性或传递位移的准确性，结合有一定间隙结合有一定间隙紧密螺纹紧密螺纹 结合紧密，结合具有过盈，以保证密封结合紧密，结合具有过
3、盈，以保证密封性性 和一定的连接强度和一定的连接强度（2 2）传动螺纹）传动螺纹 通常用于传递运动或动力。都采用圆柱螺纹通常用于传递运动或动力。都采用圆柱螺纹结合。结合。 使用要求是使用要求是或或。 9.1.1 螺纹分类及使用要求螺纹分类及使用要求（3）紧密螺纹）紧密螺纹 用于密封联接。使两个零件紧密连接而无泄用于密封联接。使两个零件紧密连接而无泄漏的结合，如管螺纹。漏的结合，如管螺纹。 使用要求是使用要求是。9.1.1 螺纹分类及使用要求螺纹分类及使用要求9.1.2 普通螺纹的几何参数普通螺纹的几何参数 螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。基本牙
4、型。 普通螺纹基本牙型普通螺纹基本牙型是将原始三角形（等边是将原始三角形（等边三角形三角形）的顶部截去的顶部截去H/8和底部截去和底部截去H/4所形成所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。的内、外螺纹共有的理论牙型。大径大径D或或d小径小径D1或或d1中径中径D2或或d2螺距螺距P牙型角牙型角和牙型和牙型半角半角/2单一中径单一中径9.1.2 普通螺纹的几何参数普通螺纹的几何参数D1(d1)3060P/8H/8HH/4D2(d2)D (d)螺纹轴线螺纹轴线P(1)(1)基本牙型：基本牙型： 螺纹的外观形状有螺纹的外观形状有三角形、矩形、梯形等多种三角形、矩形、梯形等多种形式，以三角形为主。形式，以
5、三角形为主。 在原始三角形中去掉顶部在原始三角形中去掉顶部H/8H/8，去掉底部，去掉底部H/4H/4所所形成的，是内、外螺纹共有的理论牙型，也是螺纹形成的，是内、外螺纹共有的理论牙型，也是螺纹设计牙型的基础。设计牙型的基础。(2)(2)螺距螺距P P：相邻螺牙在中径处对应两点间的轴向距相邻螺牙在中径处对应两点间的轴向距离。同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间离。同一螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为导程的轴向距离称为导程P Ph h。 对多线螺纹：对多线螺纹：P Ph h=n=nP P(n-(n-线数线数) )，单线：，单线：P=PP=Ph h9.1.2 普通螺纹的几何参
6、数普通螺纹的几何参数(3)(3)原始三角形高度原始三角形高度H H：原始三角形顶点到底边的垂直距离，原始三角形顶点到底边的垂直距离， H H = = P P/2/2(4)(4)牙型高度牙型高度5 5H H/8 /8 = = 牙顶高牙顶高3 3H H/8 + /8 + 牙底高牙底高2 2H H/8/839.1.2 普通螺纹的几何参数普通螺纹的几何参数(5)大径大径d或或D：与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。国家标准规定：公制普通螺纹大径想圆柱面的直径。国家标准规定：公制普通螺纹大径的基本尺寸为的基本尺寸为。大径是外螺纹的顶径。大径是外螺纹的顶径d
7、或内螺纹底径或内螺纹底径D。 相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即D =d 。(6)小径小径d1或或D1：与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。小径是外螺纹的底径假想圆柱面的直径。小径是外螺纹的底径d1或内螺纹或内螺纹顶径顶径D1。 相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等，即相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等，即D=d1。9.1.2 普通螺纹的几何参数普通螺纹的几何参数(7)(7)中径中径d d2 2或或D D2 2：一个假想圆柱的直径，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该圆柱的母线通过
8、牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。度相等的地方。 若在基本牙型上该圆柱的母线正好通若在基本牙型上该圆柱的母线正好通过牙型上沟槽和凸起宽度相等，且等于过牙型上沟槽和凸起宽度相等，且等于P/2P/2时，此时的中径称基本中径。时，此时的中径称基本中径。9.1.2 普通螺纹的几何参数普通螺纹的几何参数 单一中径：单一中径：一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型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。上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方。用以用以反映螺纹反映螺纹的强度的强度。 当螺距无误差时，中径就是单一中径。当螺距无误差时，中径就是单一中径。 当螺距有误差时，中径
9、与单一中径不相等。当螺距有误差时，中径与单一中径不相等。(9)(9)牙型角牙型角 和和牙型半角牙型半角 /2/2： 在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角称为在螺纹牙型上，两相邻牙侧间的夹角称为牙型角牙型角。 牙侧与垂直于螺纹轴线的垂线间夹角称为牙侧与垂直于螺纹轴线的垂线间夹角称为牙侧角牙侧角。 牙型左右对称的牙侧角称为牙型左右对称的牙侧角称为牙型半角牙型半角。 公制普通螺纹：牙型角公制普通螺纹：牙型角 =60=60 ， 牙型半角牙型半角 /2=30/2=30 (10)(10)螺纹旋合长度：螺纹旋合长度：两相互配合的螺纹，沿螺纹两相互配合的螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。轴线方向相互旋合部分
10、的长度。 (11)(11)螺纹最大实体牙型：螺纹最大实体牙型： 由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最大实体由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最大实体状态下的螺纹牙型状态下的螺纹牙型( (材料最多状态下材料最多状态下) )。 (12)(12)螺纹最小实体牙型：螺纹最小实体牙型： 由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最小实体由设计牙型和各直径的基本偏差和公差所决定的最小实体状态下的螺纹牙型状态下的螺纹牙型( (材料最少状态下材料最少状态下) )。 对于普通外螺纹对于普通外螺纹，它是在最大实体牙型的顶径和中径分，它是在最大实体牙型的顶径和中径分别减去它们的顶径公差和中径公差后所
11、形成的牙型。别减去它们的顶径公差和中径公差后所形成的牙型。 对于普通内螺纹对于普通内螺纹，它是在最大实体牙型的顶径和中径分，它是在最大实体牙型的顶径和中径分别加上它们的顶径公差和中径公差后所形成的牙型。别加上它们的顶径公差和中径公差后所形成的牙型。 (13)(13)螺距误差中径当量螺距误差中径当量fp ： 在普通螺纹结合中，未单独规定螺距公差来限制螺距误在普通螺纹结合中，未单独规定螺距公差来限制螺距误差，而是将螺距误差换算成在中径上的影响量，即螺距误差差，而是将螺距误差换算成在中径上的影响量，即螺距误差中径当量，用规定中径公差来间接地限制螺距误差。中径当量，用规定中径公差来间接地限制螺距误差。
12、 对牙型角对牙型角 =60 的普通螺纹，螺距累积误差的中径当量为：的普通螺纹，螺距累积误差的中径当量为： fp =1.732P （ m） 式中：式中： P -螺距累积误差，单位为螺距累积误差，单位为 m (14)(14)牙侧角误差中径当量牙侧角误差中径当量f/2： 在普通螺纹中，未单独规定牙侧角公差（即牙型半角的在普通螺纹中，未单独规定牙侧角公差（即牙型半角的公差）来限制牙侧角的误差，而是将牙侧角误差换算成在中公差）来限制牙侧角的误差，而是将牙侧角误差换算成在中径上的影响量，即用规定中径公差来间接地限制牙侧角误差。径上的影响量，即用规定中径公差来间接地限制牙侧角误差。9.1.3 螺纹几何参数偏
13、差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响 螺纹联接要实现其互换性，必须保证良好的螺纹联接要实现其互换性，必须保证良好的旋旋合性合性和一定的和一定的联接强度联接强度。 影响螺纹互换性的主要几何参数有五个：影响螺纹互换性的主要几何参数有五个： 大径、小径、中径、螺距和牙型半角。大径、小径、中径、螺距和牙型半角。 螺纹的大径和小径处均留有空隙，一般不会影响配合螺纹的大径和小径处均留有空隙，一般不会影响配合性质。性质。 螺纹连接主要是依靠旋合后的螺牙侧面来实现，如果螺纹连接主要是依靠旋合后的螺牙侧面来实现，如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成负荷分布不均，内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成
14、负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。 因此，对螺纹互换性影响较大的参数是因此，对螺纹互换性影响较大的参数是中径、中径、螺距和牙型半角螺距和牙型半角9.1.3 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺距偏差对互换性的影响：螺距偏差对互换性的影响： 单个螺距偏差：单个螺距偏差：P=Ps-P 螺距累积偏差：螺距累积偏差：P=nPs-nP9.1.3 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响nP内内nP外外Pfp/2内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹d2d2 为使螺距有偏差的外螺纹可旋入理想的内螺纹，应为使螺距有偏差的外螺
15、纹可旋入理想的内螺纹，应将将外螺纹牙型外螺纹牙型向下移，使实际中径减少一个数值向下移，使实际中径减少一个数值fp9.1.3 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响 这个中径减小的数值称为这个中径减小的数值称为螺距误差中径当量螺距误差中径当量（补偿螺距偏差（补偿螺距偏差的影响而折算到中径上的数值）的影响而折算到中径上的数值） fp=P ctg（ /2）对于普通螺纹，牙型半角对于普通螺纹，牙型半角 /2=30 ，则则 fp=1.732P (m) 假设假设外螺纹外螺纹具有基本牙型，与仅存在具有基本牙型，与仅存在螺距偏差的内螺纹结合。在螺距偏差的内螺纹结合。在N个螺牙的旋个螺牙的
16、旋合长度内，内螺纹存在合长度内，内螺纹存在P。为保证旋合。为保证旋合性，就必须将性，就必须将内螺纹中径增大一个数值内螺纹中径增大一个数值fp。9.1.3 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响牙型半角偏差对互换性的影响牙型半角偏差对互换性的影响 牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的方向误差。的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的方向误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。9.1.3 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响1内螺纹（具有基本牙
17、型），内螺纹（具有基本牙型），2-外螺纹，外螺纹，3中径减小后的外螺纹中径减小后的外螺纹外螺纹左、右牙型半角偏差外螺纹左、右牙型半角偏差102202牙型半角偏差对互换性的影响牙型半角偏差对互换性的影响 外螺纹：为使存在牙型半角偏差的外螺纹可旋入理想内螺外螺纹：为使存在牙型半角偏差的外螺纹可旋入理想内螺纹，必须将外螺纹牙型向下移，使外螺纹的中径减小一个数值纹，必须将外螺纹牙型向下移，使外螺纹的中径减小一个数值f/2 内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，为了使内螺纹可旋内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，为了使内螺纹可旋入理想外螺纹，必须将入理想外螺纹，必须将内螺纹中径增大一个数值内螺纹中径增大一个数
18、值f/2 f/2就是补偿螺纹牙型半角偏差的影响而折算就是补偿螺纹牙型半角偏差的影响而折算到中径上的数值，称为到中径上的数值，称为牙型半角偏差中径当量牙型半角偏差中径当量。 P 基本螺距基本螺距mm； ( /2) 分；分； K1、K2 修正系数；修正系数； f/2 m；121220.07322fPKK9.1.3 螺纹几何参数偏差对互换性的影响螺纹几何参数偏差对互换性的影响内螺纹内螺纹K1、K2(/2)0(/2)0(/2)23.850mmdmin，故大径合格。，故大径合格。（3）判断中径的合格性）判断中径的合格性 d2max=d2+es=22.701-0.038=22.663mm d2min=d2
19、max-Td2=22.663-0.17=22.493mm d2m = d2s+(fp+fa/2) 式中式中 d2s= 22.521mm fp=1.732P = 1.7320.05=0.087mm f/2=0.073P(K1 1/2 + K2 2/2 ) =0.0732 (220+325) =16.8 m=0.017mm 则则 d2m=22.521+（0.087+0.017）=22.625mm 依据中径合格性判断原则（泰勒原则）依据中径合格性判断原则（泰勒原则） d2m=22.625mm22.493mm=d2min故中径合格。故中径合格。（4）根据该螺纹尺寸）根据该螺纹尺寸d=24mm，螺距，螺
20、距P=2mm，由国标，由国标GB/T 197-2003 螺纹旋合长度表（表螺纹旋合长度表（表9-8），可查得：），可查得： 采用中等旋合长度为采用中等旋合长度为8.5mm 25mm。例题例题：有一：有一M202-6H螺母，加工后测得数据如下：螺母，加工后测得数据如下：D2s=18.78mm, P=-45m,已知该螺纹理论中径已知该螺纹理论中径D2=18.701mm。计算螺母的作用中径，该计算螺母的作用中径，该螺母是否合格？能否修复？螺母是否合格？能否修复？ （目的：掌握查表方法与螺纹合（目的：掌握查表方法与螺纹合格性判定）格性判定）1502 5322解解：（：（1）确定中径的极限尺寸：）确定中
21、径的极限尺寸：查表得：查表得：TD2=212m，EI=0因此：因此：D2max=18.701+0.212=18.913mm D2min=18.701mm（2）计算螺距误差和牙型半角误差的中径当量：）计算螺距误差和牙型半角误差的中径当量：1.7321.7324577.94pfPm 121220.073220.073235023532.12fPKKm 322218.78(77.9432.12) 1018.67mspDDffmm（3）依据）依据中径合格性判断原则（泰勒原则）中径合格性判断原则（泰勒原则）： D2m D2min，D2s D2max 虽然虽然18.78 18.913，但是，但是D2m D
22、2min。所以该内螺纹不。所以该内螺纹不合格，不能与具有理想牙型的螺栓旋合。合格，不能与具有理想牙型的螺栓旋合。 因为一般修复的办法是使外螺纹的实际中径减小，使内螺因为一般修复的办法是使外螺纹的实际中径减小，使内螺纹的实际中径增大，所以该螺母可以修复，使内螺纹的实际中纹的实际中径增大，所以该螺母可以修复，使内螺纹的实际中径增大。径增大。令令D2m=D2min所以：所以：D2s-(fp+f/2)=D2minD2s= D2min+(fp+f/2)=18.701+(77.94+32.12) 10-3=18.811mm 因而使内螺纹的实际中径增大：因而使内螺纹的实际中径增大：18.811-18.78=0.031mm. 此时，此时，D2m D2min，D2s D2max若令若令D2s =D2max，此时内螺纹实际中径可增大，此时内螺纹实际中径可增大 18.913-18.78=0.133mm。 因此，当使内螺纹的实际中径增大因此，当使内螺纹的实际中径增大0.0310.133mm时，时，该螺母合格，可与理想的螺栓旋合。该螺母合格，可与理想的螺栓旋合。END