第9章螺紋公差及檢測-2概要

內容提要1.螺紋種類和對螺紋結合的使用要求；2.普通螺紋的基本牙型和主要幾何參數(shù)；3.螺紋的直徑(中徑和頂徑)偏差、螺距誤差和牙側角偏差對螺紋結合互換性的影響；4.螺紋的作用中徑、中徑公差和中徑的合格條件；5.螺紋的公差與配合的特點；6.螺紋公差與配合標準的基本結構和螺紋精度；7.螺紋在圖樣上標注的內容及其標注方法；8.螺紋的綜合檢驗和單項測量。第九章螺紋公差及檢測第一頁，共43頁。一．螺紋分類及使用要求1、緊固螺紋

主要用于聯(lián)接和緊固各種機械零件,如普通螺紋和管螺紋等。對普通螺紋連接的主要要求是可旋合性和連接的可靠性，對管螺紋連接的主要要求是密封性和連接的可靠性。

2．傳動螺紋

這類螺紋通常用于傳遞運動或動力,其基本牙型主要有梯形、矩形，如絲杠螺桿等。對傳動螺紋的要求是傳動傳遞動力的可靠性或傳遞位移的準確性，螺牙接觸性能好、耐磨性好。3．緊密螺紋

這類螺紋用于密封聯(lián)接。螺紋的使用要求是結合緊密，不漏水、不漏氣和不漏油。第九章螺紋公差及檢測9.1概述第二頁，共43頁。二．螺紋部分術語及定義

1．基本牙型2．螺距P與導程Ph

螺距是指相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。

導程是同一螺旋線上相鄰兩牙中徑線上對應點間的軸向距離。單線螺紋，L=P，多線螺紋，L=nPn—螺紋線數(shù)3．原始三角形高度H4．牙型高度5H/85．大徑D或d圖9-1普通螺紋的基本牙型D1(d1)30°60°P/2P/4P/8HH/8H/4D2(d2)D(d)螺紋軸線P

大徑是指與內螺紋牙底或外螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。相結合的內、外螺紋的大徑基本尺寸相等，即D=d。內螺紋的大徑D又稱"底徑",外螺紋的大徑d又稱"頂徑"。普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。第三頁，共43頁。7．外螺紋最大小徑d3max8．中徑D2或d26．小徑D1或d1

小徑是指與內螺紋牙頂或外螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。相結合的內、外螺紋的小徑基本尺寸相等,即D１=d1。內螺紋的小徑D1又稱"頂徑",外螺紋的小徑d1又稱"底徑"。

中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過螺紋牙型上溝槽和凸起寬度相等的地方，此假想圓柱稱為中徑圓柱。中徑圓柱的母線稱為中徑線，其軸線即為螺紋軸線,相結合的內、外螺紋中徑的基本尺寸相等，即D２=d２。D1(d1)30°60°P/2P/4P/8HH/8H/4D2(d2)D(d)螺紋軸線P第四頁，共43頁。9．單一中徑D2a

或d2ap——基本螺距△P——螺距誤差

單一中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過牙型上溝槽寬度等于螺距基本尺寸一半地方的直徑。用以表示螺紋中徑的實際尺寸。當螺距有誤差時，單一中徑≠中徑10．牙型角α和牙型半角α/2

牙型半角是指在螺紋牙型上牙側與螺紋軸線的垂直線間的夾角。普通螺紋的牙型半角為30°。第五頁，共43頁。11．螺紋旋合長度

螺紋旋合長度是指內、外螺紋旋合時螺旋面接觸部分的軸向長度。12．螺紋最大實體牙型13．螺紋最小實體牙型第六頁，共43頁。14．螺距誤差中徑當量fp∑=1.732∣△P∑∣

式中：單位為μm，△P∑為螺距累計誤差fp∑它與旋合長度無關。ΔPΣ的中徑當量為：ΔP=Pa–PΔPΣ=nPa–nPfp∑

=∣ΔPΣ∣ctg(α/2)=1.732∣ΔPΣ∣假設外螺紋具有基本牙型，與僅存在螺距誤差的內螺紋與其結合。設在n個螺牙的旋合長度內，內螺紋存在ΔPΣ。為保證旋合性，就必須將內螺紋中徑增大一個數(shù)值fpΣ。fpΣ是為補償螺距累積誤差而折算到中徑上的數(shù)值，稱為螺距誤差的中徑當量。第七頁，共43頁。外螺紋：外螺紋存在牙型半角誤差時，必須將外螺紋牙型沿垂直螺紋軸線的方向下移，從而使外螺紋的中徑減小一個數(shù)值fα/2。內螺紋：內螺紋存在牙型半角偏差時，必須將內螺紋中徑增大一個數(shù)值fα/2，該值稱為牙型半角偏差的中徑當量。牙型半角偏差的計算公式如下所示。15．牙側角誤差中徑當量牙型半角誤差△α/2為正時：牙型半角誤差△α/2為負時：式中：單位為μm，△α/2單位為分，P為基本螺距第八頁，共43頁。16．作用中徑

作用中徑是在規(guī)定的旋合長度內，恰好包容實際螺紋的一個假想螺紋的中徑。該假想螺紋具有基本牙型的螺距、牙型半角和牙型高度，并在牙頂和牙底留有間隙，以保證包容時不與實際螺紋的大、小徑發(fā)生干涉。第九頁，共43頁。9.2普通螺紋公差及極限偏差螺紋連接的互換性要求，是指裝配過程的可旋合性以及使用過程中連接的可靠性。影響螺紋互換性的幾何參數(shù)有五個，即螺紋的大徑、中徑、小徑、螺距和牙型半角。由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側面工作，如果內、外螺紋的牙側接觸不均勻，就會造成負荷分布不均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強度，因此主要參數(shù)是螺距、牙型半角和中徑。但在普通螺紋結合中，未規(guī)定牙型半角公差和螺距公差，而是規(guī)定螺紋中徑公差來對牙型半角誤差和螺距誤差進行綜合控制。螺紋配合由內外螺紋公差帶組合而成，國家標準《普通螺紋公差》GB/T197－2003將普通螺紋公差帶的兩個要素——公差帶的大小即公差等級和公差帶位置即基本偏差進行標準化，組成各種螺紋公差帶。第十頁，共43頁。1.螺紋的公差國家標準《普通螺紋公差》GB/T197－2003將內、外螺紋的中徑、大徑和小徑公差做了規(guī)定，其相關直徑的公差等級如教材表9-1所示。由于內、外螺紋的底徑（d1和D）是在加工時和中徑一起由刀具切出，其尺寸由加工保證，因此也未規(guī)定公差。螺紋直徑公差等級內螺紋小徑D14、5、6、7、8內螺紋中徑D24、5、6、7、8外螺紋大徑d4、6、8外螺紋中徑d23、4、5、6、7、8、9不同等級公差值按教材表9-2計算，其中公差等級系數(shù)k1、k2按表9-3選取。公差值見表9-4、9-5。第十一頁，共43頁。不同公差等級螺紋公差值計算公式上表中：P和d的單位為mm，d為該螺紋直徑尺寸段的幾何平均值直徑公差（m）計算公式Td

k1(180P2/3-3.15P-1/2)Td2

k190P0.4d0.1TD1

k1(433P-190P1.22)當P=0.2—0.8時

k1230P0.7當P1時TD2

k2Td2公差等級3456789系數(shù)k10.50.630.811.251.62系數(shù)k20.851.061.321.72.12第十二頁，共43頁。2.螺紋的基本偏差0D2D1D基本牙型GEIESTTD2/2TD1/2EI/2ES=TDD2D1基本牙型HTD2/2TD1/2EI=0T圖9-3內螺紋公差帶位置

國家標準《普通螺紋公差》GB/T197－2003將內、外螺紋的中徑、大徑和小徑三者規(guī)定了相同的基本偏差。國標對內螺紋的中徑和小徑規(guī)定了G、H兩種公差帶位置，以下偏差EI為基本偏差，各公差帶位置的基本偏差按表9-6所列公式計算，基本偏差值見表9-7。第十三頁，共43頁?；狙佬蚭sdd2es/2d1d1maxTTd2/2Td/2eiefg0h基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2d0ei=－Tes=0T圖9-4外螺紋公差帶位置

國標對外螺紋的中徑和大徑規(guī)定了e、f、g、h四種公差帶位置，以上偏差es為基本偏差，第十四頁，共43頁。9.3標準推薦的公差帶及其應用一、普通螺紋公差標準的基本結構公差帶公差等級螺紋公差精度基本偏差旋合長度G、H、h、g、f、e精、中、粗由公差等級、基本偏差、旋合長度組成國標推薦內外螺紋選用公差帶如表9-9、表9-10所示。除特殊需要，一般不宜選擇標準以外的公差帶。第十五頁，共43頁。螺紋公差帶:公差帶的大小和公差等級：公差帶的大小由公差值確定，表示螺紋中徑尺寸的允許變動量。內外螺紋中徑的公差等級見教材P178表9-3。其中6級為基本級。公差帶的位置和基本偏差:公差帶的位置是指公差帶相對與基本牙型的距離，該距離由基本偏差決定。規(guī)定內螺紋的下偏差（EI）和外螺紋的上偏差（es）為基本偏差。對內螺紋規(guī)定代號為H和G的兩種基本偏差；對外螺紋規(guī)定代號為e、f、g、h四種基本偏差。基本偏差值見教材P182表9-7。第十六頁，共43頁。螺紋公差等級與旋合長度：

螺紋結合的精度不僅與螺紋公差帶大小有關，還與螺紋的旋合長度有關。當螺紋的公差等級一定時，旋合長度愈長，加工時產生螺距累積誤差和牙型半角誤差愈大，較難旋合，且加工長螺紋比短螺紋難以保證精度。因此對不同的旋合長度規(guī)定不同大小的公差帶，旋合長度是螺紋精度設計中必須考慮的因素。國標中規(guī)定了不同直徑和螺距所對應的旋合長度，分為短（S）、中（N）、長（L）三種旋合長度。見教材P182表9-8。國標按螺紋公差等級和旋合長度規(guī)定了三種類型的公差帶，分別是精密級、中等級和粗糙級，代表著不同的加工難度。同一精度等級，隨旋合長度的增加應降低螺紋的公差等級.見教材P153表9-9、9-10。第十七頁，共43頁。結合精度的確定：精密級——用于精密聯(lián)結螺紋。中等級——用于一般用途聯(lián)結。粗糙級——用于要求不高及制造困難的螺紋。旋合長度的確定：一般多用N組。根據(jù)公稱直徑和螺距選擇。公差帶的確定：是螺紋公差等級和基本偏差的組合。表示方法是公差等級后加上基本偏差代號。如外螺紋：6f；內螺紋：6H。與普通尺寸標注不同的是：公差等級在前，基本偏差代號在后。

二、螺紋公差帶組合及選用原則第十八頁，共43頁。配合的選用：除特殊情況外，表以外的其他公差帶不宜選用。表中內螺紋公差帶與外螺紋公差帶可以形成任意組合，但從保證足夠的接觸高度出發(fā)，推薦加工后的螺紋零件宜優(yōu)先組成H/h、H/g或G/h配合。對公稱直徑小于1.4mm的螺紋，應選用5H/6h、4H/6h或更精密的配合。表面粗糙度：國標有普通螺紋的表面粗糙度推薦值。如下表。一般情況下：選用中等精度、中等旋合長度的公差帶，即內螺紋公差帶常選6H、外螺紋公差帶6h、6g應用較廣。第十九頁，共43頁。標注內容為：1.特征代號：M2.尺寸代號：（1）公稱值（d、D）（2）導程（Ph）螺距（P）粗牙不標：d(D)單線：多線：d(D)×Pd(D)×Ph

P9.4普通螺紋的標記第二十頁，共43頁。(3)公差帶代號：中徑和頂徑(4)旋合長度代號：(5)旋向代號：例1M6×0.75—5h6h—S—LH例2M14×ph6p2—7H—L例3M20×2—7H/7g6g—L例4M8解釋下例中螺紋代號標注的含義。相同標1個常用的中等精度不標(見書P184)配合代號:內、外螺紋公差帶間用斜線分開N不標，只標S或L。右旋不標，左旋標LH第二十一頁，共43頁。9.5梯形螺紋簡述梯形螺紋屬于傳動螺紋的一種常見形式，國標規(guī)定的梯形螺紋是由原始三角形截去頂部和底部所形成，牙型角呈30°。為保證梯形螺紋傳動靈活性，必須使內外螺紋配合后在大徑和小徑間留有一個保證間隙ac，為此，分別在內外牙底上由基本牙型讓出一個大小等于ac的間隙，如教材P184圖9-5所示。螺紋直徑公差等級內螺紋小徑D14內螺紋中徑D27、8、9外螺紋大徑d4外螺紋中徑d2（6)、7、8、9外螺紋小徑d37、8、9表9-11圖9-5標準對內外螺紋的大、中、小徑規(guī)定了表9-11所示的公差等級。1、公差等級第二十二頁，共43頁。2、基本偏差標準對內螺紋的大、中、小徑只規(guī)定了一種基本偏差H（下偏差），其值為零；對外螺紋中徑規(guī)定了h、e和c三種基本偏差，對大徑和小徑規(guī)定了一種基本偏差h，其中h的基本偏差（上偏差）為零，e和c的基本偏差（上偏差）為負值。3、旋合長度標準按公稱直徑和螺距的大小將旋合長度分為N、L兩組。N代表中等旋合長度，L代表長旋合長度。旋合長度的數(shù)值可通過查表獲取。第二十三頁，共43頁。標注內容及格式如下：Tr公稱直徑×螺距旋向—公差帶代號—旋合長度代號

×導程（P螺距）4、標注1）梯形螺紋的公稱直徑指螺紋的大徑。2）螺紋旋向為左旋時，需注明代號“LH”，右旋省略標注。3）梯形螺紋的公差帶代號只標注中徑公差帶代號。4）梯形螺紋和鋸齒形螺紋的旋合長度代號分中（N）、長（L）兩種。中等旋合長度可省略標注。5)梯形螺紋副的公差帶要分別注出內、外螺紋的公差帶代號。前面的是內螺紋公差帶代號，后面的是外螺紋公差帶代號，中間用斜線公開。例如:

內螺紋Tr40X7-7H左旋外螺紋Tr40X7LH-7e

外螺紋Tr40X7-7e螺旋副Tr40X7-7H/7e第二十四頁，共43頁。9.6螺紋檢測1、綜合測量用螺紋量規(guī)檢驗螺紋是否合格屬于綜合測量。在成批生產中，普通螺紋均采用綜合測量法。綜合測量是根據(jù)螺紋中徑合格性的準則（泰勒原則），使用螺紋量規(guī)（綜合極限量規(guī)）進行測量。螺紋量規(guī)分為“通規(guī)”和“止規(guī)”，檢驗時，“通規(guī)”能順利與工件旋合，“止規(guī)”不能旋合或不完全旋合，則螺紋為合格。反之，“通規(guī)”不能旋合，則說明螺母過小，螺栓過大，螺紋應返修。當“止規(guī)”能通過工件，則表示螺母過大，螺栓過小，螺紋是廢品。第二十五頁，共43頁。通端螺紋環(huán)規(guī)止端螺紋環(huán)規(guī)d2maxd2mind1maxdmaxdmin通端光滑卡規(guī)環(huán)規(guī)檢驗外螺紋第二十六頁，共43頁。塞規(guī)檢驗內螺紋D2maxD2minD1minDminD1max止端螺紋塞規(guī)通端螺紋塞規(guī)通端光滑塞規(guī)止端光滑塞規(guī)第二十七頁，共43頁。對大尺寸普通螺紋、精密螺紋和傳動螺紋，除了可旋合性和聯(lián)接可靠以外，還有其它精度和功能要求，生產中一般都采用單項測量。單項測量螺紋的方法很多，最典型的是用萬能工具顯微鏡測量螺紋的中徑、螺距和牙型半角。用工具顯微鏡將被測螺紋的牙型輪廓放大成像，按被測螺紋的影像，測量其螺距、牙型半角和中徑，因此該法又稱為影像法。在實際生產中，測量外螺紋中徑多用三針量法該方法簡單，測量精度高，應用廣泛。2.單項測量螺紋的單項測量指分別測量螺紋的各項幾何參數(shù)，主要是中徑、螺距和牙型半角。常用的單項測量螺紋幾何參數(shù)的方法有三針法和影像法。第二十八頁，共43頁。（1）三針量法（2）用工具顯微鏡測量螺紋各要素1）中徑d2的測量2）螺距P的測量3）牙型半角α/2的測量（3）大型普通螺紋合格性判斷大型普通螺紋由于使用量規(guī)的困難，通常采用單項測量。對于螺紋頂徑的測量其結果合格與否，與光滑工件測量結果的判斷相同。主要是中徑的合格性判斷。第二十九頁，共43頁。根據(jù)中徑合格性判斷原則，合格的螺紋應滿足下列關系式：

對于外螺紋

d2作用≤d2maxd2單一≥d2min

對于內螺紋

D

2作用≥D

2min

D2單一≤D

2max

由于作用中徑的存在以及螺紋中徑公差的綜合性，因此中徑合格與否是衡量螺紋互換性的主要依據(jù)。判斷中徑的合格性應遵循泰勒原則:

實際螺紋的作用中徑不允許超出最大實體牙型的中徑，任何部位的單一中徑不允許超出最小實體牙型的單一中徑。

螺紋中徑合格性判斷原則：第三十頁，共43頁。作用中徑：作用中徑：在旋合時，在旋合長度內實際起作用的中徑。作用中徑的度量：在規(guī)定的旋合長度內，恰好包容實際外（內）螺紋的一個理想內（外）螺紋的中徑稱為外（內）螺紋作用中徑d2作用（D2作用），它可以表達為：第三十一頁，共43頁。d2minTd2d2maxD2作用D2單一fpfα/2TD2D2單一D2作用fpfα/2D2，d2D2maxD2min內螺紋外螺紋螺紋中徑合格性判斷示例第三十二頁，共43頁。第三十三頁，共43頁。解：（1）查表確定該螺紋的極限偏差，并畫出尺寸公差帶圖例：按M24×2－6g（6g可省略標注）加工，得da=23.850,

d2a=22.521，ΔPΣ=+0.05，Δα1=+20′，Δα2=–25′。試判斷頂徑、中徑是否合格，并查出旋合長度的變化范圍。由表9.2得d2=由表9.4得Td2=由表9.5得Td=由表9.6得es=0?22.701mm+-6g-38-208中徑公差帶

0?24mm+-6g-38-318頂徑公差帶

中徑公差帶圖頂徑公差帶圖22.7010.170.28–0.038應用舉例：第三十四頁，共43頁。第三十五頁，共43頁。第三十六頁，共43頁。(2)判斷中徑的合格性且d2單一=Φ22.521

＞d2L=Φ22.493故中徑合格

(3)判斷頂徑的合格性因為dmin＜da

＜dmax所以頂徑合格(4)由P182表9-8得旋合長度變化范圍為：fp∑=∣ΔPΣ∣.ctg(α/2)=0.05×1.732=0.087=0.073×2(2×20+3×25)=0.017D2作用=d2a+(fp+fα)=22.521+(0.087+0.017)=Φ22.625Φ22.625＜d2M=Φ22.663

dmin=Φ23.682，dmax=Φ23.962，da=Φ23.8508.5＜N≤25fα/2=0.073P(k1｜Δα1/2｜+k2｜Δα2/2｜)第三十七頁，共43頁。小結（1）普通螺紋的主要術語和幾何參數(shù)有：基本牙型、大徑（D、d）、小徑（D1、d1）、中徑（D2、d2）、作用中徑、單一中徑（D2a、d2a）、實際中徑、螺距（P）、牙型角（α）與牙型半角（α/2）、螺紋旋合長度。（2）作用中徑的概念及中徑合格條件作用中徑的大小影響可旋合性，實際中徑的大小影響聯(lián)接可靠性。中徑合格與否應遵循泰勒原則，將實際中徑和作用中徑均控制在中徑公差帶內。（3）普通螺紋公差等級螺紋公差標準中，規(guī)定了d、d2和D1、D2的公差。它們各自的公差等級見表9-4、9-5。螺距和牙型不規(guī)定公差（由中徑公差帶控制），外螺紋的小徑d1和內螺紋的大徑D(牙底)也不規(guī)定公差。（4）基本偏差對于外螺紋，基本偏差是上偏差（es），有e、f、g、h四種；對于內螺紋，基本偏差是下偏差（EI），有G、H兩種。公差等級和基本偏差組成了螺紋公差帶。國標規(guī)定了常用公差帶，見表9-9、9-10所示。一般情況下，應盡可能選用表中規(guī)定的優(yōu)先選用的公差帶。公差帶的選用見本章有關內容。（5）螺紋標記及在圖樣上標注（6）螺紋檢測第三十八頁，共43頁。計算公式根據(jù)中徑合格性判斷原則，合格的螺紋應滿足下列關系式：對于外螺紋

d2作用≤d2maxd2單一≥d2min

對于內螺紋

D

2作用≥D

2min

D2單一≤D

2max第三十九頁，共43頁。fp∑=1.732∣△P∑∣

式中：單位為μm，△P∑為螺距累計誤差第四十頁，共43頁。1

何謂螺