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1、第8章 螺纹的互换性现在学习的是第1页，共39页一螺纹的种类和使用要求一螺纹的种类和使用要求在在机机械械制制造造中中，螺螺纹纹联联接接和和传传动动的的应应用用有有很很多多，占占有有很很重重要要的的地地位位。根根据据其其用用途途可可分分为为三三类类:普普通通螺螺纹纹、传动螺纹和紧密螺纹传动螺纹和紧密螺纹现在学习的是第2页，共39页普通螺纹：普通螺纹：n通常也称紧固螺纹通常也称紧固螺纹，主要用于联接和主要用于联接和紧固各种机械零件紧固各种机械零件。这类螺纹联接的这类螺纹联接的使用要求是使用要求是可旋合性可旋合性(便于装配和拆换便于装配和拆换)和和联接的可靠性联接的可靠性。现在学习的是第3页，共39
2、页传动螺纹：传动螺纹：n这这类类螺螺纹纹通通常常用用于于传传递递运运动动或或动动力力。螺螺纹纹联联接接的的使使用用要要求求是是传传递递动动力力的的可可靠性或传递位移的准确性靠性或传递位移的准确性。现在学习的是第4页，共39页紧密螺纹：紧密螺纹：n这这类类螺螺纹纹用用于于密密封封联联接接。螺螺纹纹的的使使用用要要求求是是结结合合紧紧密密，不不漏漏水水、不不漏漏气和不漏油。气和不漏油。现在学习的是第5页，共39页二普通螺纹的主要几何参数二普通螺纹的主要几何参数n螺螺纹纹的的几几何何参参数数取取决决于于螺螺纹纹轴轴向向剖剖面面内内的的基基本本牙牙型型。其其基基本本牙牙型型是是将将原原始始三三角角形形
3、(等等边边三三角角形形)的的顶顶部部截截去去H/8和和底底部部截截去去H/4所所形形成成的的内内、外外螺螺纹纹共共有有的的理理论论牙牙型型。该该牙牙型型是是具有螺纹的基本尺寸。具有螺纹的基本尺寸。现在学习的是第6页，共39页普通螺纹基本牙型：普通螺纹基本牙型：现在学习的是第7页，共39页1.大径大径(D，d)n n大大大大径径径径是是指指与与内内螺螺纹纹牙牙底底或或外外螺螺纹纹牙牙顶顶相相切切的的假假想想圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的直直径径。相相结结合合的的内内、外外螺螺纹纹的的大大径径基本尺寸相等基本尺寸相等，即即D=d。n内内螺螺纹纹的的大大径径D又又称称 底底径径,外外螺螺纹纹的的大大径径d
4、又又称称顶顶径径。普普通通螺螺纹纹大大径径的的基基本本尺尺寸寸为为螺螺纹纹公公称称直径尺寸直径尺寸。现在学习的是第8页，共39页.小径小径(D1，d1)n n小小小小径径径径是是指指与与内内螺螺纹纹牙牙顶顶或或外外螺螺纹纹牙牙底底相相切切的的假假想想圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的直直径径。相相结结合合的的内内、外外螺螺纹的小径基本尺寸相等纹的小径基本尺寸相等,即即D=d1。n内内螺螺纹纹的的小小径径D1又又称称顶顶径径,外外螺螺纹纹的的小小径径d1又又称称底径底径。现在学习的是第9页，共39页.中径中径(D，d)n n中中径径是是指指一一个个假假想想圆圆柱柱或或圆圆锥锥的的直直径径，该该圆圆柱柱或或
5、圆圆锥锥的的母母线线通通过过螺螺纹纹牙牙型型上上沟沟槽槽和和凸凸起起宽宽度度相相等等的的地地方方，此此假假想想圆圆柱柱称称为为中中径径圆圆柱柱。中中径径圆圆柱柱的的母母线线称称为为中中径径线线，其其轴轴线线即即为为螺螺纹纹轴轴线线,相相结结合合的的内内、外外螺螺纹纹中中径的基本尺寸相等径的基本尺寸相等，即即D=d。现在学习的是第10页，共39页4螺距螺距(P)：n n螺螺距距是是指指相相邻邻两两牙牙在在中中径径线线上上对对应应两点间的轴向距离。两点间的轴向距离。现在学习的是第11页，共39页5单一中径单一中径(D2s，d2s)：n单单一一中中径径是是指指一一个个假假想想圆圆柱柱的的直直径径，该
6、该圆圆柱柱的的母母线线通通过过牙牙型型上上沟沟槽槽宽宽度度等等于于螺螺距距基基本本尺尺寸寸一一半半地地方方的的直直径径。用用以表示螺纹中径的实际尺寸。以表示螺纹中径的实际尺寸。现在学习的是第12页，共39页牙型半角（牙型半角（/2）：）：n n牙牙型型半半角角是是指指在在螺螺纹纹牙牙型型上上牙牙侧侧与与螺螺纹纹轴轴线线的的垂垂直直线线间间的的夹夹角角。普通螺纹的牙型半角为普通螺纹的牙型半角为30。现在学习的是第13页，共39页螺纹旋合长度：螺纹旋合长度：n螺螺纹纹旋旋合合长长度度是是指指内内外外螺螺纹纹旋旋合合时时螺螺旋面接触部分的旋面接触部分的轴向长度轴向长度。现在学习的是第14页，共39页
7、三螺纹几何参数误差对互换性的影响：三螺纹几何参数误差对互换性的影响：n螺螺纹纹联联接接要要实实现现其其互互换换性性,必必须须保保证证良良好好的的旋旋合合性性和和一一定定的的联联接接强强度度。影影响响螺螺纹纹互互换换性性的的主主要要几几何何参参数数有有五五个个：大大径径、小小径径、中中径径、螺螺距距和和牙牙型型半半角角。这这几几个个参参数数在在加加工工过过程程中中不不通通可可避避免免地地会会产产生生一一定定的的加加工工误误差差,不不仅仅会会影影响响螺螺纹纹的的旋旋合合性性、接接触触高高度度、配配合合松松紧紧、还还会会影影响响联联接接的的可可靠靠性性,从从而而影影响螺纹的互换性。响螺纹的互换性。现
8、在学习的是第15页，共39页三螺纹几何参数误差对互换性的影响：三螺纹几何参数误差对互换性的影响：n内内、外外螺螺纹纹加加工工后后,外外螺螺纹纹的的大大径径和和小小径径要要分分别别小小于于内内螺螺纹纹的的大大径径和和小小径径，才能保证旋合性。才能保证旋合性。现在学习的是第16页，共39页三螺纹几何参数误差对互换性的影响：三螺纹几何参数误差对互换性的影响：n由由于于螺螺纹纹旋旋合合后后主主要要是是依依靠靠螺螺牙牙侧侧面面工工作作，如如果果内内、外外螺螺纹纹的的牙牙侧侧接接触触不不均均匀匀，就就会会造造成成负负荷荷分分布布不不均均，势势必必降降低低螺螺纹纹的的配配合合均均匀匀性性和和联联接接强强度度
9、。因因此此对对螺螺纹纹互互换换性性影影响响较较大大的的参参数数是是中径、螺距和牙型半角。中径、螺距和牙型半角。现在学习的是第17页，共39页1螺距误差的影响（螺距误差的影响（1）：n螺螺距距误误差差可可分分为为单单个个螺螺距距误误差差和和螺螺距距累累积积误误差差两种。两种。n单单个个螺螺距距误误差差：是是指指单单个个螺螺距距的的实实际际值值与与其其基基本本值之代数差，值之代数差，它与旋合长度无关。它与旋合长度无关。n螺螺距距累累积积误误差差：是是指指在在规规定定的的螺螺纹纹长长度度内内，任任意意两两同同名名牙牙侧侧与与中中径径线线交交点点间间的的实实际际轴轴向向距距离离与与其其基基本本值值的的
10、最最大大差差值值，它它与与旋旋合合长长度度有有关关。螺螺距距累积误差对互换性的影响更为明显累积误差对互换性的影响更为明显。现在学习的是第18页，共39页1螺距误差的影响（螺距误差的影响（2）：n如图所示如图所示，假设内螺纹具有基本牙型假设内螺纹具有基本牙型，仅与存在螺距误差的外螺纹结合仅与存在螺距误差的外螺纹结合。外螺外螺纹纹N个螺距的累积误差为个螺距的累积误差为P(m)。内、内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有止干涉，为使具有P的外螺纹旋入理的外螺纹旋入理想的内螺纹想的内螺纹,就就必须使外螺纹的中径减必须使外螺纹的中径减小一个数值小一个数值
11、fp(m)。现在学习的是第19页，共39页L理论=nPL实际=nP1PFp/2螺距累积误差对旋合性的影响示例（螺距累积误差对旋合性的影响示例（1）：）：内螺纹外螺纹现在学习的是第20页，共39页螺距累积偏差对旋合性的影响示例（螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：）：现在学习的是第21页，共39页1螺距误差的影响（螺距误差的影响（3）：n同理同理，假设外螺纹具有基本牙型假设外螺纹具有基本牙型，与，与仅存仅存在螺距误差的内螺纹与其结合在螺距误差的内螺纹与其结合。设。设在在N个个螺牙的旋合长度内螺牙的旋合长度内，内螺纹存在内螺纹存在P。为为保证旋合性保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一就必须将内螺
12、纹中径增大一个数值个数值fp。fp就是为补偿螺距累积误差而就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值折算到中径上的数值，称为螺距误差的中称为螺距误差的中径当量径当量。两种情况下的当量计算公式为：。两种情况下的当量计算公式为：现在学习的是第22页，共39页 牙牙型型角角本本身身不不准准确确或或者者牙牙型型角角的的平平分分线线出出现现倾倾斜斜都都会会产产生生牙牙型型半半角角误误差差，对对普普通通螺螺纹纹的的互互换换性性均有影响。均有影响。牙型半角误差：牙型半角的实际值与公称值之间的差值。牙型半角误差：牙型半角的实际值与公称值之间的差值。2牙型半角误差的影响（牙型半角误差的影响（1）：）：现在学习的
13、是第23页，共39页牙型半角误差对旋合性影响示例：牙型半角误差对旋合性影响示例：假设内螺纹具有理想牙型，与其相配合的外螺纹仅有牙型半角误差，当左、右牙型半角不相等时，就会在大径或小径处的牙侧产生干涉。现在学习的是第24页，共39页牙型半角误差的影响牙型半角误差的影响n外外螺螺纹纹：外外螺螺纹纹存存在在牙牙型型半半角角误误差差时时，必必须须将将外外螺螺纹纹牙牙型型沿沿垂垂直直螺螺纹纹轴轴线线的的方方向向下下移移，从从而而使使外外螺螺纹纹的的中中径径减减小小一一个个数值数值f/2。n内内螺螺纹纹：内内螺螺纹纹存存在在牙牙型型半半角角误误差差时时，必必须须将将内内螺螺纹纹中中径径增增大大一一个个数数
14、值值f/2，该该值值称称为为牙牙型型半半角角误误差差的的中中径径当当量量。牙牙型型半角误差的计算公式如教材半角误差的计算公式如教材P159示。示。现在学习的是第25页，共39页3中径误差的影响：中径误差的影响：n中径误差是指中径的实际尺寸中径误差是指中径的实际尺寸(以单一以单一中径体现中径体现)与基本尺寸之代数差与基本尺寸之代数差。n就外螺纹而言就外螺纹而言，中径若比内螺纹大中径若比内螺纹大，必必然影响旋合性然影响旋合性；若过小若过小，则会使牙侧间则会使牙侧间的间隙增大的间隙增大，联接强度降低。联接强度降低。n要控制螺纹的中径偏差。要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了国标中规定了普通螺纹的中径公
15、差。参见教材普通螺纹的中径公差。参见教材P177表表9-4现在学习的是第26页，共39页4普通螺纹实现互换性的条件普通螺纹实现互换性的条件现在学习的是第27页，共39页作用中径：作用中径：n作作用用中中径径：在在旋旋合合时时，在在旋旋合合长长度度内内实实际起作用的中径。际起作用的中径。n作作用用中中径径的的度度量量：在在规规定定的的旋旋合合长长度度内内，恰恰好好包包容容实实际际外外（内内）螺螺纹纹的的一一个个理理想想内内（外外）螺螺纹纹的的中中径径称称为为外外（内内）螺螺纹纹作用中径作用中径d2m（D2m），），它可以表达为：它可以表达为：n外螺纹：n内螺纹：现在学习的是第28页，共39页中径
16、公差：中径公差：n对对于于普普通通螺螺纹纹，影影响响其其互互换换性性的的主主要要参参数数是是中中径径、螺螺距距和和牙牙型型半半角角。由由于于螺螺距距误误差差和和牙牙型型半半角角误误差差对对螺螺纹纹互互换换性性的的影影响响均均可可以以折折算算成成中中径径当当量量，并并与与中中径径尺尺寸寸误误差差形形成成作作用用中中径径。考考虑虑到到作作用用中中径径的的存存在在，可可以以不不单单独独规规定定螺螺距距公公差差和和牙牙型型半半角角公公差差，而而仅仅规规定定一一项项中中径径公公差差，用用以以控控制制中中径径本本身身的的尺尺寸误差、螺距误差和牙型半角误差的综合影响。寸误差、螺距误差和牙型半角误差的综合影响
17、。现在学习的是第29页，共39页螺纹中径合格性判断原则：螺纹中径合格性判断原则：n由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此因此中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径的合格性应遵循泰勒原则判断中径的合格性应遵循泰勒原则:n实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中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径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径的中径。用表达式即为：n外螺纹：n内螺纹：现在学习的是第30页，共39页d2minTd2d2max
18、d2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例：现在学习的是第31页，共39页四、普通螺纹的精度设计四、普通螺纹的精度设计现在学习的是第32页，共39页1、螺纹公差带、螺纹公差带:n公公差差带带的的大大小小和和公公差差等等级级：公公差差带带的的大大小小由由公公差差值值确确定定，表表示示螺螺纹纹中中径径尺尺寸寸的的允允许许变变动动量量。内内外外螺螺纹纹中中径径的的公公差差等等级级见见教教材材P160表表8-3。其其中中6级级为为基基本级。本级。n公公差差带带的的位位置置和和基基本本偏偏差差:公公差差带带的的位位置置是是指指公公差
19、差带带相相对对与与基基本本牙牙型型的的距距离离，该该距距离离由由基基本本偏偏差差决决定定。规规定定内内螺螺纹纹的的下下偏偏差差（EI）和和外外螺螺纹纹的的上上偏偏差差（es）为为基基本本偏偏差差。对对内内螺螺纹纹规规定定代代号号为为H和和G的的两两种种基基本本偏偏差差；对对外外螺螺纹纹规规定定代代号号为为e、f、g、h四种基本偏差四种基本偏差。基本偏差值见教材。基本偏差值见教材P162表表8-6。现在学习的是第33页，共39页螺纹中径和顶径的基本偏差螺纹中径和顶径的基本偏差：现在学习的是第34页，共39页2、螺纹公差等级与旋合长度、螺纹公差等级与旋合长度(1)：n螺螺纹纹结结合合的的精精度度不
20、不仅仅与与螺螺纹纹公公差差带带大大小小有有关关，还还与与螺螺纹纹的的旋旋合合长长度度有有关关。旋旋合合长长度度愈愈长长，螺螺距距的的累累积积误误差差愈愈大大，较较难难旋旋合合，且且加加工工长长螺螺纹纹比比短短螺螺纹纹难难以以保保证证精精度度。因因此此对对不不同同的的旋旋合合长长度度规规定定不不同同大大小小的的公公差差带带，旋旋合合长长度度是是螺螺纹纹精精度度设设计中必须考虑的因素。计中必须考虑的因素。现在学习的是第35页，共39页2、螺纹公差等级与旋合长度、螺纹公差等级与旋合长度(2)：n国国标标中中规规定定了了不不同同直直径径和和螺螺距距所所对对应应的的旋旋合合长长度度，分分为为短短（S）、
21、中中（N）、长长（L）三三种种旋旋合合长长度度。见见教教材材P163表表8-7。n国国标标按按螺螺纹纹公公差差等等级级和和旋旋合合长长度度规规定定了了三三种种类类型型的的公公差差带带，分分别别是是精精密密级级、中中等等级级和和粗粗糙糙级级，代代表表着着不不同同的的加加工工难难度度。见教材见教材P164表表8-8。现在学习的是第36页，共39页3、螺纹精度设计、螺纹精度设计(1)：n结合精度的确定：结合精度的确定：n精密级精密级用于精密联结螺纹。用于精密联结螺纹。n中等级中等级用于一般用途联结。用于一般用途联结。n粗糙级粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。用于要求不高及制造困难的螺纹。n旋旋合合
22、长长度度的的确确定定：一一般般多多用用N组组。根根据据公公称称直直径径和螺距选择。见教材和螺距选择。见教材P163表表8-7n公公差差带带的的确确定定：是是螺螺纹纹公公差差等等级级和和基基本本偏偏差差的的组组合合。表表示示方方法法是是公公差差等等级级后后加加上上基基本本偏偏差差代代号号。如如外外螺螺纹纹：6f；内内螺螺纹纹：6H。与与普普通通尺尺寸寸标标注注有有差差别。具体选用见教材别。具体选用见教材P164表。表。现在学习的是第37页，共39页3、螺纹精度设计、螺纹精度设计(2)：n配配合合的的选选用用：理理论论上上，表表中中的的内内外外螺螺纹纹可可以以构构成成各各种种配配合合，但但从从保保
23、证证足足够够的的接接触触高高度度出出发发，最最好好选选用用H/g、H/h、G/h的配合。的配合。n表面粗糙度：表面粗糙度：国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。n一一般般情情况况下下，选选用用中中等等精精度度、中中等等旋旋合合长长度度的的公公差差带带，即即内内螺螺纹纹公公差差带带常常选选6H、外外螺螺纹纹公公差差带带6h、6g应用较广。应用较广。现在学习的是第38页，共39页4、普通螺纹的标记：、普通螺纹的标记：n完完整整的的螺螺纹纹标标记记由由螺螺纹纹代代号号（含含螺螺纹纹公公称称直直径径、螺螺距距、）、螺螺纹纹公公差差等等级级代代号号（按按中中径径、顶顶径径顺顺序序）和螺纹旋合长度组成，中间用和螺纹旋合长度组成，中间用“”隔开。隔开。n举例：举例：外螺纹：外螺纹：M205g6gS 内螺纹：内螺纹：M201.5LH6H 内外螺纹配合时：内外螺纹配合时：M2026H/5g6gS现在学习的是第39页，共39页