螺紋結(jié)合的精度設計

1、課題三課題三 典型結(jié)合和傳動的典型結(jié)合和傳動的 精度設計精度設計 螺紋結(jié)合的精度設計螺紋結(jié)合的精度設計 一螺紋的種類和使用要求一螺紋的種類和使用要求 在機械制造中，螺紋聯(lián)接和傳動的 應用有很多，占有很重要的地位。 根據(jù)其用途可分為三類:普通螺紋、普通螺紋、 傳動螺紋和緊密螺紋傳動螺紋和緊密螺紋 普通螺紋：普通螺紋： n通常也稱緊固螺紋，主要用于聯(lián)接和 緊固各種機械零件。這類螺紋聯(lián)接的 使用要求是可旋合性可旋合性(便于裝配和拆換) 和聯(lián)接的可靠性聯(lián)接的可靠性。 傳動螺紋：傳動螺紋： n這類螺紋通常用于傳遞運動或動力。 螺紋聯(lián)接的使用要求是傳遞動力的可傳遞動力的可 靠性或傳遞位移的準確性靠性或傳遞

2、位移的準確性。 緊密螺紋：緊密螺紋： n這類螺紋用于密封聯(lián)接。螺紋的使 用要求是結(jié)合緊密，不漏水、不漏 氣和不漏油。 二普通螺紋的主要幾何參數(shù)二普通螺紋的主要幾何參數(shù) n螺紋的幾何參數(shù)取決于螺紋軸向剖 面內(nèi)的基本牙型。其基本牙型是將 原始三角形(等邊三角形)的頂部截去 H/8和底部截去H/4所形成的內(nèi)、外 螺紋共有的理論牙型。該牙型是具 有螺紋的基本尺寸。 普通螺紋基本牙型： 1大徑大徑(D，d)： 是指與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂 相切的假想圓柱或圓錐的直徑。相結(jié) 合的內(nèi)、外螺紋的大徑基本尺寸相等， 即D =d 。 n內(nèi)螺紋的大徑D又稱底徑底徑,外螺紋的 大徑d又稱頂徑頂徑。普通螺紋大徑的基大徑

3、的基 本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。 小徑小徑(D1，d1)： 是指與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙底 相切的假想圓柱或圓錐的直徑。相結(jié) 合的內(nèi)、外螺紋的小徑基本尺寸相等, 即D=d1。 n內(nèi)螺紋的小徑D1又稱頂徑頂徑,外螺紋的 小徑d1又稱底徑底徑。 中徑中徑(D ， ，d )： ： 是指一個假想圓柱或圓錐的直徑， 該圓柱或圓錐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,相相 結(jié)合的內(nèi)、外螺紋中徑的基本尺寸相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋中徑的基本尺寸相 等等，即即D =d。 4螺距螺距(P)： 是指相鄰兩牙在中徑線上

4、對應 兩點間的軸向距離。 5單一中徑單一中徑(D2s，d2s)： n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。用用 以表示螺紋中徑的實際尺寸。以表示螺紋中徑的實際尺寸。 牙型半角（牙型半角（/2）：）： 是指在螺紋牙型上牙側(cè) 與螺紋軸線的垂直線間的夾角。 普通螺紋的牙型半角為30。 螺紋旋合長度：螺紋旋合長度： n螺紋旋合長度是指內(nèi)外螺紋旋合時螺 旋面接觸部分的軸向長度軸向長度。普通螺紋 的公稱直徑系列及各參數(shù)的基本尺寸 如教材P176示。 三螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響：三螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響： n螺紋聯(lián)接要實現(xiàn)其互換性,必

5、須保證良 好的旋合性和一定的聯(lián)接強度。影響 螺紋互換性的主要幾何參數(shù)有五個:大大 徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角。 這幾個參數(shù)在加工過程中不通可避免 地會產(chǎn)生一定的加工誤差,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。 三螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響：三螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響： n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。 三螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響：三螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響： n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

6、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)是對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是 中徑、螺距和牙型半角。中徑、螺距和牙型半角。 1中徑偏差的影響：中徑偏差的影響： n中徑偏差是指中徑的實際尺寸中徑偏差是指中徑的實際尺寸(以單一以單一 中徑體現(xiàn)中徑體現(xiàn))與基本尺寸之代數(shù)差與基本尺寸之代數(shù)差。 n就外螺紋而言，中徑若比內(nèi)螺紋大，必 然影響旋合性；若過小，則會使牙側(cè)間 的間隙增大，聯(lián)接強度降低。 n要控制螺紋的中徑偏差。國標中規(guī)定了 普通螺紋的中徑公差。參見教材P172表 10-5 2螺距偏差的影響（螺距偏差的影響（1）： n螺距偏差可分為單個螺距偏差

7、和螺距累積偏 差兩種。 n單個螺距偏差：單個螺距偏差：是指單個螺距的實際值與其 基本值之代數(shù)差，它與旋合長度無關。 n螺距累積偏差：螺距累積偏差：是指在規(guī)定的螺紋長度內(nèi)， 任意兩同名牙側(cè)與中徑線交點間的實際軸向 距離與其基本值的最大差值，它與旋合長度 有關。螺距累積偏差對互換性的影響更為明 顯。 2螺距偏差的影響（螺距偏差的影響（2）： n如圖所示，假設內(nèi)螺紋具有基本牙型， 僅與存在螺距偏差的外螺紋結(jié)合。外螺 紋N個螺距的累積誤差為P(m)。內(nèi)、 外螺紋牙側(cè)產(chǎn)生干涉而不能旋合。為防 止干涉，為使具有P的外螺紋旋入理 想的內(nèi)螺紋,就必須使外螺紋的中徑減必須使外螺紋的中徑減 小一個數(shù)值小一個數(shù)值f

8、p (m)。 L理論=nP L實際=nP1 P Fp/2 螺距累積偏差對旋合性的影響示例（1）： 內(nèi)螺紋 外螺紋 螺距累積偏差對旋合性的影響示例（2）： 2螺距偏差的影響（螺距偏差的影響（3）： n同理，假設外螺紋具有基本牙型，與僅存 在螺距偏差的內(nèi)螺紋與其結(jié)合。設在N個 螺牙的旋合長度內(nèi)，內(nèi)螺紋存在P。為 保證旋合性，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一 個數(shù)值fp。fp就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。兩種情況下的當量計算公式為： Pf P 732. 1 3牙型半角偏差的影響（牙型半角偏差的影響（1）：）： n牙型半角偏差是指牙型半角的實際值對 公稱值的代數(shù)差，是

9、螺紋牙側(cè)相對于螺 紋軸線的位置誤差。對螺紋的旋合性和 聯(lián)接強度均有影響。牙型半角偏差對旋 合性的影響如圖所示。 牙型半角偏差對旋合性影響示例：牙型半角偏差對旋合性影響示例： 3牙型半角偏差的影響（牙型半角偏差的影響（1）：）： n外螺紋：外螺紋：外螺紋存在牙型半角偏差時， 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f/2。 n內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋存在牙型半角偏差時， 必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值f/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教材P169示。 4普通螺紋實現(xiàn)互換性的條件普通螺紋實現(xiàn)互換性的條件 作用中徑： n作用中徑：作

10、用中徑：在旋合時，在旋合長度內(nèi)實 際起作用的中徑。 n作用中徑的度量：作用中徑的度量：在規(guī)定的旋合長度內(nèi)， 恰好包容實際外（內(nèi)）螺紋的一個理想 內(nèi)（外）螺紋的中徑稱為外（內(nèi)）螺紋 作用中徑d2m（D2m），它可以表達為： n外螺紋： n內(nèi)螺紋： 2/22 ffdd psm 2/22 ffDD psm 中徑公差： n對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是 中徑、螺距和牙型半角中徑、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙 型半角偏差對螺紋互換性的影響均可以折算 成中徑當量，并與中徑尺寸偏差形成作用中 徑?？紤]到作用中徑的存在，可以不單獨規(guī) 定螺距公差和牙型半角公差，而僅規(guī)定一項 中徑公差，用以控制中徑本

11、身的尺寸偏差、 螺距偏差和牙型半角偏差的綜合影響。 螺紋中徑合格性判斷原則： n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: n實際螺紋的作用中徑不允許超出最大實體牙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 最小實體牙型的中徑最小實體牙型的中徑。用表達式即為： n外螺紋： n內(nèi)螺紋： max222 ddd MMSm min222 ddd LMSs min222 DDD MMSm max222 DDD LMSs d2minTd2 d2max

12、 d2m d2s fp F/2 TD2 D2s D2m fp F/2 D2，d2 D2max D2min 內(nèi)螺紋 外 螺 紋 螺紋中徑合格性判斷示例： 四、普通螺紋的精度設計四、普通螺紋的精度設計 1、螺紋公差帶、螺紋公差帶 : n公差帶的大小和公差等級：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(nèi)外螺紋中徑的公差等級見教材P172表 10-5。其中6級為基本級。級為基本級。 n公差帶的位置和基本偏差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(nèi)螺紋的下偏差（EI） 和外螺紋的上偏差（es）為基本

13、偏差。對內(nèi)對內(nèi) 螺紋規(guī)定代號為螺紋規(guī)定代號為H和和G的兩種基本偏差的兩種基本偏差；對對 外螺紋規(guī)定代號為外螺紋規(guī)定代號為e、f、g、h四種基本偏差四種基本偏差。 基本偏差值見教材P174表10-7。 螺紋中徑和頂徑的基本偏差： 2、螺紋公差等級與旋合長度、螺紋公差等級與旋合長度(1)： n螺紋結(jié)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。旋合 長度愈長，螺距的累積誤差愈大，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。 2、螺紋公差等級與旋合長度、螺紋公差等級與旋合長度(2)： n國標中規(guī)定

14、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P175表 10-9 n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。 見教材P174表10-8。 3、螺紋精度設計、螺紋精度設計(1)： n結(jié)合精度的確定：結(jié)合精度的確定： n精密級用于精密聯(lián)結(jié)螺紋。 n中等級用于一般用途聯(lián)結(jié)。 n粗糙級用于要求不高及制造困難的螺紋。 n旋合長度的確定：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。見教材P175表10-9 n公差帶的確定：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(nèi)螺紋：6H。與普 通尺寸標注有差別。具體選用見教材P174表 10-8。 3、螺紋精度設計、螺紋精度設計(1)： n配合的選用：配合的選用：理論上，表中的內(nèi)外螺紋可以 構(gòu)成各種配合，但從保證足夠的接觸高度出 發(fā)，最好選用H/g、H/h、G/h的配合。 n表面粗糙度：表面粗糙度：國標有普通螺紋的表面粗糙度 推薦值。 n一般