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1、第九章第九章圆柱螺纹公差与检测圆柱螺纹公差与检测 1 概述概述一、一、一、一、螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求 种种类类使用要求使用要求紧紧固螺固螺纹纹良好的旋合性，一定的良好的旋合性，一定的连连接接强强度。度。传动传动螺螺纹纹传递动传递动力的可靠性，力的可靠性，传递传递位移的准确位移的准确性，具有一定的性，具有一定的间间隙。隙。管螺管螺纹纹结结合合紧紧密，有一定的密，有一定的过过盈。盈。*本章主要讨论本章主要讨论本章主要讨论本章主要讨论普通螺纹普通螺纹普通螺纹普通螺纹的公差配合与检测的公差配合与检测的公差配合与检测的公差配合与检测 二、普通螺纹
2、的基本牙型和主要几何参数二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数HHH/4H/8大径大径小径小径轴线轴线轴线轴线轴向剖面的轴向剖面的原始三角形原始三角形(等边三角形等边三角形)轴向剖面轴向剖面基本牙型基本牙型的形成的形成小径小径D1、d1大径大径D、d中径中径中径中径D D2 2、d d2 2轴线轴线H/8H3/8H/4P/2P/2 /2HP螺纹的几何参数螺纹的几何参数牙型原始牙型原始三角形高三角形高度度,与螺与螺距值有关距值有关牙高（牙型高度）：牙高（牙型高度）：5/8HH=0.866025404P经验计算公式：中径=大径-
3、0.6495P小径=大径-1.0825P 螺距和导程的关系螺距和导程的关系螺距和导程的关系螺距和导程的关系 单线螺纹：单线螺纹：P=L螺距螺距=导程导程 多线螺纹：多线螺纹：P=L/n螺距螺距导程导程根据螺纹的根据螺纹的基本牙型，可基本牙型，可以定义它的几以定义它的几个主要参数个主要参数大径大径(D、d）与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径，圆柱的直径，是公称直径是公称直径。小径（小径（D1、d1）与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。假想圆柱的直径。中径（中径（D2、d2）螺纹牙型上螺纹牙型上沟槽和凸起沟槽和凸起
4、宽度相等宽度相等的的地方假想圆柱的直径。地方假想圆柱的直径。螺距螺距相邻两相邻两牙在中径线上牙在中径线上对应两点的轴对应两点的轴向距离。向距离。牙型角（牙型角（）在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。牙侧角（牙侧角（1和和2）在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角的垂线间的夹角。旋合长度旋合长度两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相相 互旋合部分互旋合部分的长度。的长度。1 概述螺纹接触高度螺纹接触高度在两个相互在两个相互配合螺纹的牙配合螺纹的牙型上，它们的型上，它们的牙侧重合部分牙侧重合部分的径向距离的
5、径向距离等于等于H/。螺纹旋合长度螺纹旋合长度两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。相互旋合部分的长度。2 螺纹几何参数误差对互换性的影响 要实现普通螺纹的互换性，必须保证要实现普通螺纹的互换性，必须保证:1.内、外螺纹内、外螺纹自由旋合自由旋合；2.具有足够的具有足够的连接强度连接强度。对互换性有影响的因素是螺纹加工过程对互换性有影响的因素是螺纹加工过程中几何参数产生误差，这些误差包括：中几何参数产生误差，这些误差包括：螺螺纹直径偏差、螺距误差、牙侧角偏差。纹直径偏差、螺距误差、牙侧角偏差。一、螺纹直径偏差的影响 直径偏差直径偏差螺纹大、中、小径
6、的实际尺寸螺纹大、中、小径的实际尺寸 分别与其对应基本尺寸之差分别与其对应基本尺寸之差。若外螺纹若外螺纹直径比内螺纹大，则影响旋合直径比内螺纹大，则影响旋合 性；若外螺纹直径比内螺纹小得过多，性；若外螺纹直径比内螺纹小得过多，则会使联接强度降低。则会使联接强度降低。由于螺纹的配合面是牙侧面，故由于螺纹的配合面是牙侧面，故中径偏差中径偏差 对螺纹互换性的影响最大。对螺纹互换性的影响最大。n螺距误差分为螺距误差分为螺距偏差螺距偏差P和和螺距累积误差螺距累积误差P。n螺螺距距偏偏差差P：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差，值之差，它与旋合长度无关。它与旋合长度无关。n螺螺
7、距距累累积积偏偏差差P：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最最大大差差值，值，它与旋合长度有关。它与旋合长度有关。二、螺距误差的影响 螺距误差的中径当量：螺距误差的中径当量：fp（或（或FP）1.732P（P往往以um为单位）三、牙侧角偏差的影响 牙侧角偏差牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与其基是指牙侧角的实际值与其基本值（本值（30）之差。）之差。11302230（12内螺纹为理想螺纹内螺纹为理想螺纹外螺纹存在外螺纹存在牙侧角偏差牙侧角偏差左牙侧角偏差左牙侧角偏差10右右牙侧角偏差牙侧角偏差20 把外螺纹螺牙沿螺
8、纹径向把外螺纹螺牙沿螺纹径向移至蓝线处，可避开干涉移至蓝线处，可避开干涉区，螺纹的中径减小区，螺纹的中径减小f。牙侧角偏差的中径当量：牙侧角偏差的中径当量：f(或或F)=0.073P(K1|1|+K2|2|)单位单位：Pmm；分（分（）；f、F m。牙侧角正负：牙侧角正负：顶径干涉为负，底径干涉为正系数取值：系数取值：牙侧角偏差可以折算为中径当量，即牙侧角偏差可以折算为中径当量，即f(或或F)=0.073P(K1|1|+K2|2|)中径偏差直接影响螺纹的互换性，既影响旋合性中径偏差直接影响螺纹的互换性，既影响旋合性又影响连接强度。又影响连接强度。螺距累积误差可以折算为中径当量，即螺距累积误差可
9、以折算为中径当量，即 fp（或（或FP）1.732P四、螺纹的单一中径和作用中径 中径（中径（D2、d2）螺纹牙型上螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相沟槽和凸起宽度相等等的地方假想圆柱的直径。的地方假想圆柱的直径。单单一一中中径径（D2s、d2s）实实际际螺螺纹纹牙牙型型上上沟沟槽槽宽宽度度 等于螺距基本值一半（等于螺距基本值一半（P P/2/2）的假想圆柱的直径。的假想圆柱的直径。作用中径（作用中径（d2m、D2m）在规定的旋合长度内，在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的假想内（外）螺纹的中恰好包容实际外（内）螺纹的假想内（外）螺纹的中径，称为该外（内）螺纹的作用中径径，称为该外（内）螺纹
10、的作用中径 。单一中径单一中径作用中径作用中径n螺纹作用中径的计算公式螺纹作用中径的计算公式外螺纹：外螺纹：d2m=d2s+(fP+f)内螺纹：内螺纹：D2m=D2s(FP+F)四、普通螺纹的合格性判断判判断断螺螺纹纹的的合合格格性性是是指指判判断断大大、中中、小小径径和和螺螺距距误误差、牙侧角偏差的合格性。差、牙侧角偏差的合格性。由由于于螺螺距距累累积积误误差差和和牙牙侧侧角角偏偏差差可可以以折折算算到到中中径径上上，这这样样，中中径径偏偏差差和和螺螺距距误误差差、牙牙侧侧角角偏偏差差的的综综合合结结果果可可按按泰泰勒勒原原则则判判断断，判判断断螺螺纹纹的的作作用用中中径和单一中径的合格性。
11、径和单一中径的合格性。泰勒原则泰勒原则：实际螺纹的实际螺纹的作用中径作用中径不允许超出不允许超出最大实体牙型最大实体牙型的中径的中径(保证旋合性保证旋合性)，并且实际螺纹任何部位的，并且实际螺纹任何部位的单一中径单一中径不允超出不允超出最小实体牙型的中径最小实体牙型的中径（保证连（保证连接强度）接强度）。对于对于外螺纹外螺纹：d2md2max且且d2sd2min对于对于内螺纹内螺纹：D2mD2min且且D2sD2max3普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置
12、和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值.1.1.螺纹尺寸公差带的特点：螺纹尺寸公差带的特点：螺纹尺寸公差带的特点：螺纹尺寸公差带的特点：基本牙型基本牙型DD2D1TD1/2TD2/20 0|G内螺纹公差带位置内螺纹公差带位置-G G|H基本牙型基本牙型Td/2Td2/2DD2D1内螺纹公差带位置内螺纹公差带位置-H H 基本牙型基本牙型esdd2d1d1maxTTd2/2Td/2eiefg外螺纹公差带位置外螺纹公差带位置-e、f、g|外螺纹公差带位置外螺纹公差带位置 hh基本牙型基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2deies=0T|2 2公差带的大小和公差等级
13、公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级GB197-81GB197-81规定了普通螺纹规定了普通螺纹规定了普通螺纹规定了普通螺纹中径和顶径中径和顶径中径和顶径中径和顶径的公差等级的公差等级的公差等级的公差等级：螺纹直径螺纹直径公差等级公差等级内螺纹小径内螺纹小径D4、5、6、7、8内螺纹中径内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9标准规定了三组旋合长度：标准规定了三组旋合长度：n短旋合长度组短旋合长度组Sn中等旋合长度组中等旋合长度组Nn和长旋合长度组和长旋合长度组L 二、螺纹的旋合长度设设计计
14、时时通通常常采采用用中中等等旋旋合合长长度度；强强度度较较低低而而又又受受力力较较大大的的零零件件螺螺纹纹，应应选选择择长长旋旋合合长长度度；对对空空间间位位置置受受限限制制或或受受力力不不大大的的螺螺纹纹，可可选选择择短短旋旋合合长长度度；对对于于调调整整用用的的螺螺纹纹，可可根根据据调调整整行行程程的的长长短短选选择择旋旋合长度。合长度。螺纹的公差精度及其选用螺纹的公差精度及其选用 三、螺纹的公差精度及公差带的选用螺纹的公差精度分为螺纹的公差精度分为精密级、中等级精密级、中等级、粗糙级、粗糙级。公差等级仅反映了公差等级仅反映了中中径径和和顶径顶径尺寸精度的高低尺寸精度的高低，但，但要综合评
15、价螺纹质量，还应考虑要综合评价螺纹质量，还应考虑旋合长度旋合长度，因为旋合长，因为旋合长度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。公差等级公差等级旋合长度旋合长度螺纹质量螺纹质量一般用途的螺纹一般用途的螺纹多采用中等级多采用中等级4.4.普通螺纹的选用公差带普通螺纹的选用公差带 (8h)8g8H(8G)7H(7G)粗糙粗糙级级(7h6h)(7g6g)6e6e6f6f*6g*6g6h(5h6h)(5g6g)7H7H(7G)*6H*6H6G6G5H5H(5G)(5G)中等中等级级(5h4h)4h4h(3h4h)5H6H4H5H4H精密精密级级L LN NS S
16、L LN NS S外螺外螺纹纹公差公差带带内螺内螺纹纹公差公差带带精度等精度等级级普通螺纹的选用公差带（普通螺纹的选用公差带（GB197-81）5.5.普通螺纹的配合选择普通螺纹的配合选择为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标推荐推荐推荐推荐优先采用优先采用优先采用优先采用H/gH/g，H/hH/h或或或或G/hG/h的配合。的配合。的配合。的配合。对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，对于大批量
17、生产的螺纹，为了装拆方便，应选用应选用应选用应选用H/gH/g或或或或G/hG/h组成配合。组成配合。组成配合。组成配合。对对对对单件小批生产单件小批生产单件小批生产单件小批生产的螺纹，的螺纹，的螺纹，的螺纹，可用可用可用可用 H/hH/h组成配合，以组成配合，以组成配合，以组成配合，以适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。6.6.普通螺纹的标注普通螺纹的标注外螺纹外螺纹记住：记住：螺纹公差带代号螺纹公差带代号与尺与尺寸寸公差带代号相反公差带代号相反！公差带代号公差带代号5g?左旋
18、左旋大径大径d40mm螺距螺距P=7mm,导程导程=14线数线数=2顶径公差带代号顶径公差带代号M407(14/2)-5g6g-s-LH 普通螺纹普通螺纹中径公差带代号中径公差带代号短旋合长度短旋合长度简化标记：简化标记：1.1.粗牙螺纹的螺距可省略不标注，粗牙螺纹的螺距可省略不标注，2.2.（螺纹）公差带螺纹）公差带H H和和g g不标注，不标注，3.3.中等旋合长度组代号中等旋合长度组代号N N不标注；不标注；4.4.右旋螺纹不标注旋向代号。右旋螺纹不标注旋向代号。螺纹标注螺纹标注：M 2027hL 中，中，“7h”表示（表示（）A.中径和大径公差带中径和大径公差带 B.中径公差带中径公差
19、带 C.小径公差带小径公差带 D.中径和小径公差带中径和小径公差带思考：思考：四、应用举例 有有一一普普通通外外螺螺纹纹M12M121 1，加加工工后后测测得得单单一一中中径径d d2s2s=11.275mm=11.275mm，螺螺距距累累积积误误差差P P3 3mm，左左、右右牙牙侧侧角角偏偏差差1 1+40+40，2 23030。试试计计算算该该螺螺纹纹的的作作用用中中径径d d2m2m，并并按按泰泰勒勒原原则则判判别别该该螺螺纹纹中中径的合格性。径的合格性。解：解：1.1.确定中径的极限尺寸确定中径的极限尺寸 该螺纹公差带为该螺纹公差带为6g6g（省略标注）。（省略标注）。由附表由附表9
20、-1,9-1,d d2 211.350mm11.350mm；由附表由附表9-3 9-3、附表附表9-29-2，T Td d2 2118m118m，eses26m26m。d2maxd2es11.3500.02611.324d2mind2maxTd211.3240.11811.206 2.2.计算作用中径计算作用中径fp1.732|P|1.7320.030.052mm f0.073P(K1|1|+K2|2)12.3m d2md2s+(fp+f)11.339 3.3.判断中径合格性判断中径合格性d2s=11.275mmd2min=11.206mm，但但d2m=11.339mmd2max=11.324
21、mm，所以不合格，所以不合格。2.用螺纹千分尺测量外螺纹中径用螺纹千分尺测量外螺纹中径3.影像法测量螺纹各几何参数影像法测量螺纹各几何参数影像法测量螺纹影像法测量螺纹影像法测量螺纹影像法测量螺纹是指用工具显微镜将是指用工具显微镜将是指用工具显微镜将是指用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓被测螺纹的牙型轮廓被测螺纹的牙型轮廓被测螺纹的牙型轮廓放大成像放大成像放大成像放大成像，按被测螺，按被测螺，按被测螺，按被测螺纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，也可测量其大径和小径。也可测量其大径和小径。也可测量其大径和小径。也可测量其大径和小径。n螺纹量规分为“通规”和“止规”，通规具有完整牙型，并且螺纹长度应等于被测螺纹的旋合长度；止规采用截短牙型，并且只有23个螺距的螺纹长度。n检验内螺纹的是塞规，外螺纹的是环规。n检验时，“通规”能顺利与工件旋合，“止规”不能 旋合或不完全旋合，则螺纹为合格。反之，“通 规”不能旋合，则说明螺母过小，螺栓过大，螺 纹应返修。当“止规”能通过工件，则表示螺母 过大，螺栓过小，螺纹是废品