第8章 螺纹的互换性优秀课件.ppt

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1、第8 章 螺纹的互换性第1 页，本讲稿共39 页一螺纹的种类和使用要求在 机 械 制 造 中，螺 纹 联 接 和 传 动 的应 用 有 很 多，占 有 很 重 要 的 地 位。根 据 其 用 途 可 分 为 三 类:普 通 螺 纹、传动螺纹和紧密螺纹第2 页，本讲稿共39 页普通螺纹：n 通常也称紧固螺纹，主要用于联接和紧固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性。第3 页，本讲稿共39 页传动螺纹：n 这 类 螺 纹 通 常 用 于 传 递 运 动 或 动 力。螺 纹 联 接 的 使 用 要 求 是 传 递 动 力 的 可靠性或传递位移的准确性。第4 页

2、，本讲稿共39 页紧密螺纹：n 这 类 螺 纹 用 于 密 封 联 接。螺 纹 的 使用 要 求 是 结 合 紧 密，不 漏 水、不 漏气和不漏油。第5 页，本讲稿共39 页二普通螺纹的主要几何参数n 螺 纹 的 几 何 参 数 取 决 于 螺 纹 轴 向 剖面 内 的 基 本 牙 型。其 基 本 牙 型 是 将原 始 三 角 形(等 边 三 角 形)的 顶 部 截去H/8 和 底 部 截 去H/4 所 形 成 的 内、外 螺 纹 共 有 的 理 论 牙 型。该 牙 型 是具有螺纹的基本尺寸。第6 页，本讲稿共39 页普通螺纹基本牙型：第7 页，本讲稿共39 页1.大径(D，d)n n大大径径

3、 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。相 结 合 的 内、外 螺纹的大径基本尺寸相等，即D=d。n 内 螺 纹 的 大 径D 又 称 底 径,外 螺 纹 的 大 径d 又称 顶 径。普 通 螺 纹 大 径 的 基 本 尺 寸 为 螺 纹 公称直径尺寸。第8 页，本讲稿共39 页.小径(D1，d1)n n小小径径 是 指 与 内 螺 纹 牙 顶 或 外 螺 纹 牙 底 相 切 的 假 想圆 柱 或 圆 锥 的 直 径。相 结 合 的 内、外 螺 纹 的 小 径基本尺寸相等,即D=d1。n 内 螺 纹 的 小 径D1又 称 顶

4、径,外 螺 纹 的 小 径d1 又称 底径。第9 页，本讲稿共39 页.中径(D，d)n n 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 螺 纹 牙 型 上 沟 槽 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 母 线 称 为 中 径 线，其轴 线 即 为 螺 纹 轴 线,相 结 合 的 内、外 螺 纹 中径的基本尺寸相等，即D=d。第10 页，本讲稿共39 页4 螺距(P)：n n 螺 距 是 指 相 邻 两 牙 在 中 径 线 上 对 应两点间的轴向距离。第1 1 页，本讲稿

5、共39 页5 单一中径(D2s，d2s)：n 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 地 方 的 直 径。用以表示螺纹中径的实际尺寸。第12 页，本讲稿共39 页牙型半角（/2）：n n 牙 型 半 角 是 指 在 螺 纹 牙 型 上 牙 侧与 螺 纹 轴 线 的 垂 直 线 间 的 夹 角。普通螺纹的牙型半角为30。第13 页，本讲稿共39 页螺纹旋合长度：n 螺 纹 旋 合 长 度 是 指 内 外 螺 纹 旋 合 时 螺旋面接触部分的轴向长度。第14 页，本讲稿共39 页三

6、螺纹几何参数误差对互换性的影响：n 螺 纹 联 接 要 实 现 其 互 换 性,必 须 保 证良 好 的 旋 合 性 和 一 定 的 联 接 强 度。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。这 几 个 参 数 在 加 工 过 程 中 不 通 可 避 免地 会 产 生 一 定 的 加 工 误 差,不 仅 会 影响 螺 纹 的 旋 合 性、接 触 高 度、配 合 松紧、还 会 影 响 联 接 的 可 靠 性,从 而 影响螺纹的互换性。第15 页，本讲稿共39 页三螺纹几何参数误差对互换性的影响：n 内、外 螺 纹 加 工

7、 后,外 螺 纹 的 大 径 和小 径 要 分 别 小 于 内 螺 纹 的 大 径 和 小 径，才能保证旋合性。第16 页，本讲稿共39 页三螺纹几何参数误差对互换性的影响：n 由 于 螺 纹 旋 合 后 主 要 是 依 靠 螺 牙 侧 面工 作，如 果 内、外 螺 纹 的 牙 侧 接 触 不均 匀，就 会 造 成 负 荷 分 布 不 均，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 是中径、螺距和牙型半角。第17 页，本讲稿共39 页1 螺距误差的影响（1）：n 螺距误差可分为单个螺距误差和螺距累积误差两种。n

8、单 个 螺 距 误 差：是 指 单 个 螺 距 的 实 际 值 与 其 基本值之代数差，它与旋合长度无关。n 螺 距 累 积 误 差：是 指 在 规 定 的 螺 纹 长 度 内，任意 两 同 名 牙 侧 与 中 径 线 交 点 间 的 实 际 轴 向 距 离 与 其基 本 值 的 最 大 差 值，它 与 旋 合 长 度 有 关。螺 距 累 积误差对互换性的影响更为明显。第18 页，本讲稿共39 页1 螺距误差的影响（2）：n 如图所示，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。外螺纹N 个螺距的累积误差为P(m)。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有P的外螺纹旋入

9、理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减小一个数值fp(m)。第19 页，本讲稿共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（1）：内螺纹外螺纹第20 页，本讲稿共39 页螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：第21 页，本讲稿共39 页1 螺距误差的影响（3）：n 同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距误差的内螺纹与其结合。设在N 个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在P。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个数值fp。fp 就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称为螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：第22 页，本讲稿共39 页 牙 型 角 本

10、身 不 准 确 或 者 牙 型角 的 平 分 线 出 现 倾 斜 都 会 产 生牙 型 半 角 误 差，对 普 通 螺 纹 的互换性均有影响。牙型半角误差：牙型半角的实际值与公称值之间的差值。2 牙型半角误差的影响（1）：第23 页，本讲稿共39 页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。第24 页，本讲稿共39 页牙型半角误差的影响n 外 螺 纹：外 螺 纹 存 在 牙 型 半 角 误 差 时，必 须 将 外 螺 纹 牙 型 沿 垂 直 螺 纹 轴 线 的 方向 下 移，从 而 使

11、外 螺 纹 的 中 径 减 小 一 个数值f/2。n 内 螺 纹：内 螺 纹 存 在 牙 型 半 角 误 差 时，必 须 将 内 螺 纹 中 径 增 大 一 个 数 值f/2，该值 称 为 牙 型 半 角 误 差 的 中 径 当 量。牙 型半角误差的计算公式如教材P159 示。第25 页，本讲稿共39 页3 中径误差的影响：n 中径误差是指中径的实际尺寸(以单一中径体现)与基本尺寸之代数差。n 就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。n 要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了普通螺纹的中径公差。参见教材P177表9-4第26 页，本讲稿共39

12、页4 普通螺纹实现互换性的条件第27 页，本讲稿共39 页作用中径：n 作 用 中 径：在 旋 合 时，在 旋 合 长 度 内 实际起作用的中径。n 作 用 中 径 的 度 量：在 规 定 的 旋 合 长 度 内，恰 好 包 容 实 际 外（内）螺 纹 的 一 个 理 想内（外）螺 纹 的 中 径 称 为 外（内）螺 纹作用中径d2m（D2m），它可以表达为：n 外螺纹：n 内螺纹：第28 页，本讲稿共39 页中径公差：n 对 于 普 通 螺 纹，影 响 其 互 换 性 的 主 要 参 数 是 中 径、螺 距 和 牙 型 半 角。由 于 螺 距 误 差 和 牙 型 半 角 误 差对 螺 纹 互

13、 换 性 的 影 响 均 可 以 折 算 成 中 径 当 量，并与 中 径 尺 寸 误 差 形 成 作 用 中 径。考 虑 到 作 用 中 径的 存 在，可 以 不 单 独 规 定 螺 距 公 差 和 牙 型 半 角公 差，而 仅 规 定 一 项 中 径 公 差，用 以 控 制 中 径本 身 的 尺 寸 误 差、螺 距 误 差 和 牙 型 半 角 误 差 的综合影响。第29 页，本讲稿共39 页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，因此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:n 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任

14、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：n 外螺纹：n 内螺纹：第30 页，本讲稿共39 页d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例：第31 页，本讲稿共39 页四、普通螺纹的精度设计第32 页，本讲稿共39 页1、螺纹公差带:n 公 差 带 的 大 小 和 公 差 等 级：公 差 带 的 大 小 由 公差 值 确 定，表 示 螺 纹 中 径 尺 寸 的 允 许 变 动 量。内外 螺 纹 中 径 的 公 差 等 级 见 教 材P160 表8-3。其 中6级为基本级。n 公 差

15、 带 的 位 置 和 基 本 偏 差:公 差 带 的 位 置 是 指 公 差带 相 对 与 基 本 牙 型 的 距 离，该 距 离 由 基 本 偏 差 决 定。规 定 内 螺 纹 的 下 偏 差（EI）和 外 螺 纹 的 上 偏 差（es）为 基 本 偏 差。对 内 螺 纹 规 定 代 号 为H 和G 的两 种 基 本 偏 差；对 外 螺 纹 规 定 代 号 为e、f、g、h四种基本偏差。基本偏差值见教材P162 表8-6。第33 页，本讲稿共39 页螺纹中径和顶径的基本偏差：第34 页，本讲稿共39 页2、螺纹公差等级与旋合长度(1)：n 螺 纹 结 合 的 精 度 不 仅 与 螺 纹 公

16、差 带 大 小有 关，还 与 螺 纹 的 旋 合 长 度 有 关。旋 合长 度 愈 长，螺 距 的 累 积 误 差 愈 大，较 难旋 合，且 加 工 长 螺 纹 比 短 螺 纹 难 以 保 证精 度。因 此 对 不 同 的 旋 合 长 度 规 定 不 同大 小 的 公 差 带，旋 合 长 度 是 螺 纹 精 度 设计中必须考虑的因素。第35 页，本讲稿共39 页2、螺纹公差等级与旋合长度(2)：n 国 标 中 规 定 了 不 同 直 径 和 螺 距 所 对 应 的旋 合 长 度，分 为 短（S）、中（N）、长（L）三种旋合长度。见教材P163 表8-7。n 国 标 按 螺 纹 公 差 等 级

17、和 旋 合 长 度 规 定 了三 种 类 型 的 公 差 带，分 别 是 精 密 级、中等 级 和 粗 糙 级，代 表 着 不 同 的 加 工 难 度。见教材P164 表8-8。第36 页，本讲稿共39 页3、螺纹精度设计(1)：n 结合精度的确定：n 精密级用于精密联结螺纹。n 中等级用于一般用途联结。n 粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。n 旋 合 长 度 的 确 定：一 般 多 用N 组。根 据 公 称 直 径和螺距选择。见教材P163 表8-7n 公 差 带 的 确 定：是 螺 纹 公 差 等 级 和 基 本 偏 差 的 组 合。表 示 方 法 是 公 差 等 级 后 加 上 基 本

18、 偏 差 代 号。如 外螺 纹：6f；内 螺 纹：6H。与 普 通 尺 寸 标 注 有 差 别。具体选用见教材P164 表。第37 页，本讲稿共39 页3、螺纹精度设计(2)：n 配 合 的 选 用：理 论 上，表 中 的 内 外 螺 纹 可 以 构成 各 种 配 合，但 从 保 证 足 够 的 接 触 高 度 出 发，最好选用H/g、H/h、G/h 的配合。n 表 面 粗 糙 度：国 标 有 普 通 螺 纹 的 表 面 粗 糙 度 推 荐值。n 一 般 情 况 下，选 用 中 等 精 度、中 等 旋 合 长 度 的 公 差带，即 内 螺 纹 公 差 带 常 选6H、外 螺 纹 公 差 带6h、6g应用较广。第38 页，本讲稿共39 页4、普通螺纹的标记：n 完 整 的 螺 纹 标 记 由 螺 纹 代 号（含 螺 纹 公 称 直 径、螺距、）、螺 纹 公 差 等 级 代 号（按 中 径、顶 径 顺 序）和螺纹旋合长度组成，中间用“”隔开。n 举例：外螺纹：M205g6gS 内螺纹：M201.5LH6H 内外螺纹配合时：M2026H/5g6gS第39 页，本讲稿共39 页