機械精度設(shè)計與檢測課件：螺紋的精度設(shè)計及檢測

螺紋的精度設(shè)計及檢測《機械精度設(shè)計與檢測》

目錄螺紋概述01螺紋幾何參數(shù)誤差02螺紋的公差與配合03螺紋的檢驗04內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述螺紋連接是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆連接，在機械制造中應(yīng)用十分廣泛。螺紋的互換性很高，螺紋主要用于緊固連接、密封、傳遞動力和運動等。外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述螺紋連接是利用螺紋零件構(gòu)成的可拆連接，在機械制造中應(yīng)用十分廣泛。螺紋的互換性很高，螺紋主要用于緊固連接、密封、傳遞動力和運動等。d2

內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述（1）

螺紋種類及使用要求①普通螺紋也稱緊固螺紋，用于連接和緊固各種機械零件，是應(yīng)用最為廣泛的一種螺紋，使用要求是良好的可旋合性和可靠的連接強度，分粗牙和細牙兩種。②傳動螺紋主要用于傳遞精確的位移、動力和運動。對傳遞位移的螺紋主要要求是傳動比恒定，而傳遞動力的螺紋則要求具有足夠的強度，要求螺牙接觸良好及耐磨等。各種傳動螺紋都要求具有一定的間隙，以便儲存潤滑油。③密封螺紋又稱緊密螺紋，主要用于機械設(shè)備中氣體和液體的密封連接。其主要要求保證具有良好的密封性，使螺紋連接后在一定的壓力下，管道內(nèi)的液體（或氣體）不從螺牙間流出，即達到不泄露的作用。1.概述（1）

螺紋種類及使用要求按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按螺旋線的根數(shù)分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分按螺旋的作用分按母體形狀分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋單線螺紋多線螺紋一般:n≤4雙線螺紋單線螺紋S=2PS=Pn線螺紋:S=nPPSPSP1.概述（1）

螺紋種類及使用要求按螺紋的牙型分螺紋的分類按螺紋的旋向分按回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外表面分矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋右旋螺紋左旋螺紋外螺紋內(nèi)螺紋螺紋副內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述（2）普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)矩形螺紋三角形螺紋梯形螺紋鋸齒形螺紋15°30°3°30°內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述（2）普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)普通螺紋的基本牙型是指在原始的等邊三角形基礎(chǔ)上，削去頂部和底部所形成的螺紋牙型。普通螺紋的主要幾何參數(shù)普通螺紋參數(shù)：大徑（d，D）、中徑（d2，D2）、小徑（d1，D1）、螺距（P）、導(dǎo)程（Ph）、牙型角（α）、螺紋旋合長度(L)。

圖1普通螺紋基本牙型內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述（2）普通螺紋的基本牙型和幾何參數(shù)①基本大徑（d，D）

大徑是與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相切的假想圓柱的直徑。國家標準規(guī)定，普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋的公稱直徑。②基本小徑（d1，D1）小徑是與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相切的假想圓柱的直徑。③基本中徑（d2，D2）中徑是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。④螺距（P）螺距是相鄰兩牙在中徑線對應(yīng)兩點間的軸向距離。

圖1普通螺紋基本牙型內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測1.概述普通螺紋的主要幾何參數(shù)⑤單一中徑（da，Da）單一中徑是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基本螺距一半的地方。當無螺距偏差時，單一中徑與中徑相等;有螺距偏差的螺紋，其單一中徑與中徑數(shù)值不相等。⑦導(dǎo)程（Ph）牙在中徑導(dǎo)程是指同一螺旋線上的相鄰兩線上對應(yīng)兩點間的軸向距離。對單線螺紋，導(dǎo)程與螺距同值，對多線螺紋，導(dǎo)程等于螺距P與螺紋線數(shù)n的乘積，即導(dǎo)程Ph=nP。

圖2螺紋的單一中徑與中徑內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測普通螺紋的主要幾何參數(shù)⑧牙型角（α）和牙型半角（α/2）牙型角是螺紋牙型上相鄰兩牙側(cè)間的夾角。公制普通螺紋的牙型角α=60°，牙型半角是牙型角的一半。公制普通螺紋的牙型半角=30°。⑧牙側(cè)角（α1、α2）牙側(cè)角是在螺紋牙型上牙側(cè)與螺紋軸線的垂線之間的夾角。對于普通螺紋，在理論上，α=60°，

α/2=30°，α1=α2=30°。

圖3牙型角、牙型半角和牙側(cè)角圖4螺紋的接觸高度和旋合長度內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測普通螺紋的主要幾何參數(shù)⑨螺紋旋合長度(L)兩個相互配合的螺紋，沿螺紋軸線方向上相互旋合部分的長度。⑩螺紋接觸高度兩個相互配合的螺紋牙型上，牙側(cè)重合部分在垂直于螺紋軸線方向上的距離。內(nèi)容實際工作中,如需要求某螺紋(已知公稱直徑和螺距)中徑、小徑尺寸時,查表。表

普通螺紋公稱尺寸(摘自GB/T196—2003)內(nèi)容直徑與螺距標準組合系列見表。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響影響螺紋互換性的主要因素有：螺紋直徑、螺距誤差、牙側(cè)角偏差和作用中徑。因普通螺紋主要保證旋合性和聯(lián)接的可靠性，標準只規(guī)定中徑公差，而不分別制定3項公差。（1）普通螺紋中徑偏差對螺紋互換性的影響螺紋中徑的實際尺寸與中徑基本尺寸存在偏差，當外螺紋中徑比內(nèi)螺紋中徑大就會影響螺紋的旋合性反之，當外螺紋中徑比內(nèi)螺紋中徑小，就會使內(nèi)外螺紋配合過松而影響連接的可靠性和緊密性，削弱連接強度?？梢娭袕狡畹拇笮≈苯佑绊懧菁y的互換性，因此對中徑偏差必須加以限制。對于普通螺紋，可以通過測量其單一中徑來判斷其合格性。圖5螺距偏差對旋合性的影響內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響（2）螺距偏差對螺紋互換性的影響螺距偏差分為單個螺距偏差和螺距累積偏差，前者與旋合長度無關(guān)，后者和旋合長度有關(guān)。主要影響可旋合性、可連接性、可靠性(緊固)、

傳動精度(傳動螺紋)和螺牙側(cè)面負荷均勻性等螺紋性能。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響（3）牙型半角偏差對螺紋互換性的影響螺紋牙型半角偏差為實際牙型半角與理論牙型半角之差，它是牙側(cè)相對于螺紋軸線的位置偏差。主要影響可旋入性。①當外螺紋的左、右牙型半角相等，但小于內(nèi)螺紋牙型半角，牙型半角偏差Δa/2=a/2（外）-a/2（內(nèi)）<0，則在其牙頂部分的牙側(cè)發(fā)生干涉。②當外螺紋的左、右牙型半角相等，但大于內(nèi)螺紋牙型半角，牙型半角偏差Δ=α/2（外）-a/2（內(nèi)）>0，則在其牙根部分的牙側(cè)有干涉現(xiàn)象。③當外螺紋的左、右牙型半角偏差不相同，兩側(cè)干涉區(qū)的干涉量也不相同。圖6牙型半角偏差對旋合性的影響內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響（3）牙型半角偏差對螺紋互換性的影響內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響（3）螺紋作用中徑及中徑合格條

①作用中徑：指螺紋配合時實際起作用的中徑。影響可旋入性，連接緊密性，可靠性。當普通螺紋沒有螺距偏差和牙型半角偏差時，內(nèi)外螺紋旋合時起作用的中徑就是螺紋的實際中徑。當外螺紋有了螺距偏差和牙型半角偏差時，相當于外螺紋的中徑增大了，這個增大了的假想中徑叫做外螺紋的作用中徑。與內(nèi)螺紋旋合時實際起作用的中徑，其值等于外螺紋的實際中徑與螺距偏差及牙型半角偏差的中徑當量之和。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響（3）螺紋作用中徑及中徑合格條件

②中徑的合格條件

如果外螺紋的作用中徑過大，內(nèi)螺紋的作用中徑過小，將使螺紋難以旋合。若外螺紋的單一中徑過小，內(nèi)螺紋的單一中徑過大，則配合太松，難以使牙側(cè)間接觸良好，影響連接可靠性。所以從保證螺紋旋合性和連接強度看，螺紋中徑合格性判斷準則應(yīng)遵循泰勒原則。為了保證螺紋的旋合性，應(yīng)該限制外螺紋的最大中徑和內(nèi)螺紋的最小中徑。為了保證螺紋的連接可靠性，還必須限制外螺紋的最小中徑和內(nèi)螺紋的最大中徑。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測2.普通螺紋幾何參數(shù)偏差對螺紋互換性的影響螺紋旋合時主要表現(xiàn)在中徑d2的配合精度上，故常把螺距誤差和牙型半角誤差的影響折合在中徑上。螺紋互換性和配合性質(zhì)主要取決中徑；大徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角這幾個參數(shù)在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生一定的誤差，不僅會影響螺紋的旋合性、接觸高度、配合松緊、還會影響聯(lián)接的可靠性，從而影響螺紋的互換性；螺紋的大徑和小徑處均留有空隙，一般不會影響配合性質(zhì)；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，對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測3.普通螺紋的公差與配合（1）

普通螺紋公差的基本結(jié)構(gòu)螺紋公差帶由構(gòu)成公差帶大小的公差等級和確定公差帶位置的基本偏差組成，結(jié)合內(nèi)外螺紋的旋合長度，一起形成不同的螺紋精度。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測3.普通螺紋的公差與配合（2）

螺紋的公差等級國家標準對內(nèi)、外螺紋規(guī)定了不同的公差等級，見表。螺紋公差精度取決于螺紋公差等級和旋合長度，分為精密、中等和粗糙三種。表

螺紋公差等級其中6級是基本級,3級公差值最小,精度最高;9級精度最低。因為內(nèi)螺紋加工較困難,所以在同一公差等級中,內(nèi)螺紋中徑公差比外螺紋中徑公差大32%左右。國標對內(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)、外螺紋牙底實際輪廓的任何點,均不能超越按基本偏差所確定的最大實體牙型。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測普通螺紋的基本偏差和公差內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測螺紋中徑公差（部分）內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測3.普通螺紋的公差與配合（3）螺紋的基本偏差螺紋公差帶由基本偏差和公差兩個要素構(gòu)成。內(nèi)螺紋的基本偏差有G和H兩種，見圖8（a）外螺紋的基本偏差有e、f、g、h四種，見圖8（b）圖8內(nèi)、外螺紋公差帶位置內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測3.普通螺紋的公差與配合（4）

螺紋的旋合長度與精度等級國家標準按螺紋的直徑和螺距將旋合長度分為三組，分別稱為短旋合長度組（S）、中旋合長度組（N）和長旋合長度組（L）。標準按螺紋公差等級和旋合長度將螺紋精度分為精密、中等和粗糙三級。螺紋精度等級的高低代表著螺紋加工的難易程度。精密級用于精密螺紋，要求配合性質(zhì)變動小時采用中等級用于一般用途的機械和構(gòu)件粗糙級用于精度要求不高或制造比較困難的螺紋。一般以中等旋合長度下的6級公差等級作為中等精度，精密與粗糙都與此相比較而言。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測螺紋的旋合長度公稱直徑D、d螺距P旋合長度SNL＞≤≤＞≤＞5.611.20.51.61.64.74.70.752.42.47.17.1

33991.254412121.555151511.222.40.51.81.85.45.40.752.72.78.18.113.83.8111111.222.41.254.54.513131.55.65.616161.7566181828824242.510103030內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測3.普通螺紋的公差與配合（5）

螺紋的公差帶及選用由螺紋公差等級和公差帶位置組合，可得到各種公差帶。為減少刀具、量具規(guī)格數(shù)量，提高經(jīng)濟效益，應(yīng)按表選用推薦公差帶。由表可看出，內(nèi)外螺紋在同一配合精度等級中，旋合長度不同，中徑公差等級也不同，這是由螺距累積誤差引起的。如果不知道螺紋旋合長度的實際值（例如標準螺栓），推薦按中等旋合長度（N）選取螺紋公差帶。螺紋公差帶優(yōu)先選用順序為:帶*號公差帶、一般字體公差帶、括號內(nèi)公差帶。帶方框的公差帶用于大量生產(chǎn)的緊固件螺紋。內(nèi)、外螺紋牙底實際輪廓上的任何點不應(yīng)超越按基本牙型和公差帶位置所確定的最大實體牙型。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測內(nèi)螺紋的推薦公差帶公差精度公差帶位置G公差帶位置HSNLSNL精密———4H5H6H中等（5G）6G（7G）5H6H7H粗糙—（7G）（8G）—7H8H外螺紋的推薦公差帶內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測3.普通螺紋的公差與配合（6）普通螺紋的標記螺紋特征代號用字母“M”表示。單線螺紋的尺寸代號為“公稱直徑×螺距”，單位：mm。粗牙螺紋，可以省略標注其螺距項。完整的螺紋標記由螺紋代號、公稱直徑、螺距、螺紋公差帶代號和螺紋旋合代號(或數(shù)值)組成,各代號間用“—”隔開。螺紋公差帶代號包括中徑公差帶代號和頂徑公差帶代號。若中徑公差帶代號和頂徑公差帶代號不同,則應(yīng)分別注出,前者為中徑,后者為頂徑。若中徑和頂徑公差帶代號相同,則合并標注一個即可。旋合長度代號除“N”不注出外,對于短或長旋合長度,應(yīng)注出代號“S”或“L”,也可直接用數(shù)值注出旋合長度值?；酒畲栃憺橥饴菁y,大寫為內(nèi)螺紋。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測螺紋標記在圖樣上標注時,應(yīng)標注在螺紋的公稱直徑的尺寸線上。內(nèi)容螺紋的精度設(shè)計及檢測螺紋標記在圖樣上標注