互換性課件-第十章螺紋結(jié)合

第十章螺紋結(jié)合的互換性6.3螺紋連接的精度設(shè)計(jì)螺紋的形成螺紋的形成螺紋牙型三角螺紋主要用于聯(lián)接矩形、梯形和鋸齒形螺紋主要用于傳動(dòng)三角螺紋矩形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋管螺紋標(biāo)準(zhǔn)螺紋聯(lián)接件螺紋聯(lián)接的防松螺栓螺栓A型雙頭螺柱B型雙頭螺柱螺栓聯(lián)接普通螺栓聯(lián)接鉸制孔用螺栓聯(lián)接雙頭螺柱螺、釘聯(lián)接聯(lián)接雙頭螺柱聯(lián)接螺釘聯(lián)接螺

釘緊定螺釘聯(lián)接螺母六角螺母圓螺母常用的螺紋聯(lián)接本章學(xué)習(xí)的主要目的和要求：⒈了解普通螺紋的使用要求、主要幾何參數(shù)及其對(duì)互換性的影響。⒉理解作用中徑的概念和中徑合格性判斷原則。⒊掌握

有關(guān)普通螺紋公差等級(jí)和基本偏差的規(guī)定。⒋初步掌握普通螺紋公差與配合的選用和正確標(biāo)注。⒌了解螺紋常用的檢測方法。注意：螺紋公差帶的概念和標(biāo)注方式與普通圓柱體公差帶的區(qū)別和聯(lián)系。第一節(jié)

概

述螺紋結(jié)合在機(jī)械制造和儀器制造中應(yīng)用廣泛。它是由相互結(jié)合的內(nèi)、外螺紋組成，通過相互旋合及牙側(cè)面的接觸作用來實(shí)現(xiàn)零部件見的連接、緊固和相對(duì)位移等功能。一、螺紋的種類和使用要求螺紋結(jié)合按用途分為三類：⒈緊固螺紋：用于緊固和連接零件，其牙型為三角形，如公制普通螺紋，這是使用最廣泛的一種螺紋結(jié)合，

對(duì)它的使用要求是可旋合性和連接

的可靠性。螺紋的種類和使用要求⒉傳動(dòng)螺紋：用于傳遞動(dòng)力和位移。其牙型為梯形、三角形、鋸齒形等。對(duì)它的使用要求是傳遞動(dòng)力的可靠性，傳動(dòng)比要穩(wěn)定，有一定的保證間隙，以便傳動(dòng)和

潤滑油。螺紋的種類和使用要求⒊緊密螺紋：用于密封的螺紋連接，如連接管道用的螺紋。對(duì)它的使用要求是結(jié)合緊密，不漏水、氣或油。本章主要介紹應(yīng)用最廣泛的公制普通螺紋的公差和配合及其應(yīng)用。普通螺紋的基本牙型和主要幾何參數(shù)普通螺紋的基本牙型

，它是在高為H的等邊三角形（即原始三角形）上截去其頂部和底部而形成的。螺紋的參數(shù)普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：1.大徑（D或d）：大徑是指與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。D表示內(nèi)螺紋的大徑，d表示外螺紋的大徑。規(guī)定，普通螺紋的公稱直徑是指螺紋大徑的基本尺寸。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：2.小徑（D1或d1）：小徑是指與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。D1表示內(nèi)螺紋的小徑，d1表示外螺紋的小徑。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：為方便起見，外螺紋或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑（即外螺紋的大徑d或內(nèi)螺紋的小徑D1）又稱為頂徑。與外螺紋或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的

直徑（即外螺紋的小徑d1或內(nèi)螺紋的大徑D）又稱為底徑。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：3.中徑（D2或d2）：中徑是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方。注意：普通螺紋的中徑不是大徑和小徑平均植。中徑的大小決定了螺紋牙側(cè)相對(duì)與軸線的徑向位置。因此，中徑是螺紋公差與配合中的主要參數(shù)之一。在同一螺紋配合中，內(nèi)、外螺紋的中徑、大徑和小徑的基本尺寸對(duì)應(yīng)相同。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：4.單一中徑（D2s或d2s）：單一中徑是一個(gè)假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于基本螺距一半P/2的地方，當(dāng)螺距無誤差時(shí)，中徑就是單一中徑；當(dāng)螺距有誤差時(shí)，則兩者不相等。單一中徑檢測簡便，可用三針法測得，通常把單一中徑近似看作實(shí)際中徑（D2a或d2a）。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：5.螺距（P）和到程（L）螺距是指相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程是指同一條螺旋線上的相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。對(duì)單線螺紋，導(dǎo)程等于螺距；對(duì)多線螺紋，導(dǎo)程等于螺距與螺紋線數(shù)n的乘積，L=nP。螺距應(yīng)按 規(guī)定的系列選用，普通螺紋的螺距分粗牙和細(xì)牙兩種。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：6.牙型角（a）和牙型半角（a/2）牙型角：是指在螺紋牙型上，相鄰兩牙側(cè)間的夾角。普通螺紋的理論牙型角

a=60°。牙型半角：是指牙型角的一半，普通螺紋的理論牙型半角a/2=30°。牙型半角的大小和傾斜方向會(huì)影響螺紋的旋和性和接觸面積，故牙型半角a/2也是螺紋公差與配合的主參數(shù)之一。普通螺紋的主要幾何參數(shù)有：7.螺紋旋和長度：螺紋旋和長度是指兩個(gè)相互配合的螺紋沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。8.螺紋升角(ψ)：螺紋升角是指在中徑圓柱上，螺旋線的切線與垂直與螺紋軸線的平面的夾角。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響影響螺紋互換性的幾何參數(shù)有五個(gè)，即螺紋的大徑、中徑、小徑螺距和牙型半角。由于螺紋的大徑和小徑處均留有間隙，一般不會(huì)影響其配合性質(zhì)，而內(nèi)、外螺紋連接是依靠它們旋合以后牙側(cè)面接觸的均勻性來實(shí)現(xiàn)的。因此，影響螺紋互換性的主要參數(shù)是螺距、牙型半角和中徑。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響內(nèi)、外螺紋加工后,外螺紋的大徑和小徑要分別小于內(nèi)螺紋的大徑和小徑，才能保證旋合性。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側(cè)面工作，如果內(nèi)、外螺紋的牙側(cè)接觸不均勻，就會(huì)造成負(fù)荷分布不均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強(qiáng)度。因此對(duì)螺紋互換性影響較大的參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響一、螺距誤差對(duì)互換性的影響螺距誤差包括局部誤差（ΔP）累積誤差（ΔP∑）后者與旋合長度有關(guān)，是主要影響因素。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響為了便于分析，假設(shè)內(nèi)螺紋具

牙型，外螺紋的中徑及牙型半角均無誤差，僅存在螺距誤差，并假設(shè)在旋合長度內(nèi)，外螺紋有螺距累積誤差ΔP∑

。顯然，在這種情況下，這對(duì)螺紋因產(chǎn)（圖中陰影部分）而無法旋合。~螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響為了使有螺距誤差的外螺紋可旋入具有理想牙型的內(nèi)螺紋，應(yīng)把外螺紋的中徑d2減小一個(gè)數(shù)值fp至d′2（圖中細(xì)實(shí)線）。同理，當(dāng)內(nèi)螺紋有螺距誤差時(shí)，為了保證可旋合性，應(yīng)把內(nèi)螺紋的中徑加大一個(gè)數(shù)值fp。這個(gè)fp值是補(bǔ)償螺距誤差的影響而折算到中徑上的數(shù)值，被稱為螺距誤差的中徑補(bǔ)償值。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響對(duì)于牙型角a=60°的普通螺紋fp=1.732|

ΔP∑

|由于ΔP∑不論正或負(fù)，都影響旋合性（只是

發(fā)生在左、右牙側(cè)面的不同而已），故ΔP∑取絕對(duì)值。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響二、牙型半角誤差對(duì)互換性的影響牙型半角誤差是指實(shí)際牙型半角與理論牙型半角之差。它是螺紋牙側(cè)相對(duì)于螺紋軸線的方向誤差，它對(duì)螺紋的旋合性和連接強(qiáng)度均有影響。螺紋幾何參數(shù)誤差對(duì)互換性的影響三、中徑誤差對(duì)互換性的影響螺紋中徑在制造過程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，即單一中徑對(duì)其公稱中徑之差。如僅考慮中徑的影響，那么只要外螺紋中徑小于內(nèi)螺紋中徑就能保證內(nèi)、外螺紋的旋合性，反之就不能旋合。但如果外螺紋中徑過小，內(nèi)螺紋中徑又過大，則會(huì)降低連接強(qiáng)度。所以，為了確保螺紋的旋合性，中徑誤差必須加以控制。螺紋作用中徑和中徑合格性判斷原則⒈作用中徑（D2m、d2m）：螺紋的作用中徑是指在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，恰好包容實(shí)際螺紋的一個(gè)假想螺紋的中徑。此假想螺紋具有基本牙型的螺距、半角以及牙型高度，并在牙頂和牙底處留有間隙，以板正不與實(shí)際螺紋的大、小徑發(fā)生

，故作用中徑是螺紋旋合時(shí)實(shí)際起作用的中徑。作用中徑（D2m、d2m）：

/

2p2s2m

/

2p2s2md

d

f

fD

D

f

f外螺紋內(nèi)螺紋螺紋作用中徑和中徑合格性判斷原則⒉螺紋中徑合格性的判斷原則

沒有單獨(dú)規(guī)定螺距和牙型半角公

差，只規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的中徑公差（TD2、Td2），通過中徑公差同時(shí)限制實(shí)際中徑、螺距及牙型半角三個(gè)參數(shù)的誤差中徑螺紋作用中徑和中徑合格性判斷原則由于螺距和牙型半角誤差的影響均可折算為中徑的補(bǔ)償值，因此只要規(guī)定中徑公差就可以控制中徑本身的尺寸偏差、螺距誤差和牙型半角誤差的共同影響?？梢?，中徑公差是一項(xiàng)綜合公差。螺紋作用中徑和中徑合格性判斷原則判斷螺紋中徑合格性的準(zhǔn)則應(yīng)遵循

原則，即螺紋的作用中徑越最大實(shí)體牙型的中徑；任意位置的實(shí)際中徑（單一中徑）越最小實(shí)體牙型的中徑。所謂最大與最小實(shí)體牙型是指在螺紋中徑公差范圍內(nèi)，分別具有材料量最多和最少且與基本牙型形狀一致的螺紋牙型。螺紋作用中徑和中徑合格性判斷原則對(duì)外螺紋：作用中徑不大于中徑最大極限尺寸；任意位置的實(shí)際中徑不小于中徑最小極限尺寸。即d2m≤d2max

d2a≥d2min對(duì)內(nèi)螺紋：作用中徑不小于中徑最小極限尺寸；任意位置的實(shí)際中徑不大雨中徑最大極限尺寸。即D2m≥D2min

D2a≤D2max螺紋的公差與配合及其選用公差等級(jí)螺紋公差帶的大小由標(biāo)準(zhǔn)公差確定。內(nèi)螺紋中徑D2和頂徑D1的公差等級(jí)分為4、5、6、7、8級(jí)；外螺紋中徑d2分為3、4、5、6、7、8、9級(jí)，頂徑d分為4、6、8級(jí)。螺紋的公差與配合及其選用螺紋的公差與配合及其選用其中，6級(jí)是基本級(jí)，3級(jí)是公差最小，精度最高；9級(jí)精度最低。因?yàn)閮?nèi)螺紋加工較

，所以在同一公差等級(jí)中，內(nèi)螺紋中徑公差比外螺紋公差大32℅左右。對(duì)內(nèi)螺紋的大徑和外螺紋的小徑均不規(guī)定具體公差值，而只規(guī)定內(nèi)、外螺紋牙底實(shí)際輪廓的任何點(diǎn)均

越按基本偏差確定的最大實(shí)體牙型。螺紋的公差與配合及其選用基本偏差螺紋公差帶相對(duì)于基本牙型的位置由基本偏差確定。中，對(duì)內(nèi)螺紋規(guī)定了兩種基本偏差，代號(hào)為G、H；對(duì)外螺紋規(guī)定了四種基本偏差，代號(hào)為e、f、g、h螺紋的公差與配合及其選用螺紋的旋合長度與精度等級(jí)及其選用⒈螺紋的旋合長度及其選用GB197——1981按螺紋公稱直徑和螺距規(guī)定了長、中、短三種旋合長度，分別用代號(hào)L、N、S表示。設(shè)計(jì)時(shí)一般選用中等旋合長度N，只有當(dāng)結(jié)構(gòu)或強(qiáng)度上需要時(shí)，才選用短旋合長度S或長旋合長度L。螺紋的旋合長度與精度等級(jí)及其選用⒉螺紋的精度等級(jí)及其選用螺紋的精度不僅與螺紋直徑的公差等級(jí)有關(guān)，而且與螺紋的旋合長度有關(guān)。當(dāng)公差等級(jí)一定時(shí)，旋合長度越長，加工時(shí)產(chǎn)生的螺距累積誤差（Δ）和牙型半角誤差（Δ）就可能越大，加工就越。螺紋的旋合長度與精度等級(jí)及其選用因此，公差等級(jí)相同而旋合長度不同的螺紋的精度等級(jí)也就不相同。GB197——1981按螺紋的公差等級(jí)和選合長度規(guī)定了三種精度等級(jí)，分別稱為精密級(jí)、中等級(jí)和粗糙級(jí)。螺紋精度等級(jí)的高低，代表了螺紋加工的難易程度。同一精度等級(jí)，隨著旋合長度的增加，螺紋的公差等級(jí)相應(yīng)降低。螺紋的旋合長度與精度等級(jí)及其選用精密級(jí)用于精密連接螺紋，要求配合性質(zhì)穩(wěn)定，配合間隙變動(dòng)較小，需要保證一定的定心精度的螺紋連接，如飛機(jī)零件的螺紋可采用4H、5H內(nèi)羅紋與4h外螺紋相配合。中等級(jí)用于一般的螺紋連接。粗糙級(jí)用于對(duì)精度要求不高或制造比較困難的螺紋連接，如深盲孔攻絲或熱軋棒上的螺紋。大量生產(chǎn)的精制緊固螺紋，推薦采用帶方框的公差帶；帶*號(hào)的公差帶優(yōu)先選用，加（）的公差帶盡量不用。螺紋公差帶與配合的選用在選用螺紋的公差與配合時(shí)，根據(jù)使用要求，將螺紋的公差等級(jí)和基本偏差相結(jié)合，可得到各種不同的螺紋公差帶。

內(nèi)、外螺紋的各種公差帶可以組成各種不同的配合。螺紋公差帶與配合的選用在生產(chǎn)中，為了減少螺紋刀具和螺紋量規(guī)的規(guī)格和數(shù)量，GB197——1981規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的選用公差帶。其中有11種內(nèi)螺紋公差帶和13種外螺紋公差帶可任意組成各種配合。為了保證足夠的接觸高度，內(nèi)、外螺紋最好組成H/g、H/h或G/h的配合。螺紋公差帶與配合的選用選擇時(shí)主要考慮以下幾種情況：（1）為了保證旋合性，內(nèi)、外螺紋應(yīng)具有較高的同軸度，并有足夠的接觸高度和結(jié)合強(qiáng)度，通過常采用最小間隙為零的配合（H/h）。（2）需要拆卸容易的螺紋，可選用較小間隙的配合（H/g或G/h）。螺紋公差帶與配合的選用（3）需要鍍層的螺紋，其基本偏差按所需鍍層厚度確