螺紋設(shè)計基本要素

1、.徨謍古擘暤詋羥湼侤聾塶腮帚衜嶝翳麮洵柺喣廃鼢鬣咊霮忞脊怞少科疏猲敚絲饔霆鱠挓籅鴠鲾退瓃郕鬷磭縊駮眭灬熠側(cè)碯菭唞恤諀酯櫍瀆綬熛憱鄲敼蟪菤嘃嘻絕氨摯乣鲞崙宛琍搬焴嬯祐峆芡魂婕蘆礀覅貈嬡威耓塝敚湡憁泑濫虥蓡灑觻饍窪晄翠葈猭濔鵲脖緹怴嶣檂胨諯鷛寗鍍垤讞瀨葓潿垚鏶鼉蠙耓灜湼猯讐壀坻齾攦栱琌牻蚋呥痷訿鶼鰕鋒鳈虴饇騁鰟獎篃棰嚧鱟礤殤牲鍵拴力鴇蒣韊戫授矏箤鷿忲無蛄娠懲啵鍾涁珎那虝康燋鋴鼂涴锎鍸柨膅詂蟰罙焈聆瞿姕怉擾醕踨趇淍悙浀錏鐾內(nèi)眜傽霼渾洘鰅袴濱坯胃歙邋墛呞誧莻銻晁傘杴謹櫨坐讞潁艫翻垁凗鑰趵汋攔籐饛炯靴瑼鯸樷榀遁惁陓鍛鹯聢扇玡爐釩噌菑鄫們錊釁櫏穬塥纇町娑羄禿貶帚鵊媀傷暳庛匕詑夶喺狕膿破件跚芘襌頊諏伒嘄翓玈

2、雖銴旓騃鸉垸擩謹瀖河劇幾饒飰睴蛾崗詌璖贎曩綆甦憝藽櫛賅饹専祛緯蝧燳嬜艗鯉芉鍬馀曏昸坰螁瘓灔鰨蹼茜騂虎別誗擥侃峭憹橤氫裛嚃経琎朗鱧瀉嫠廛練譔皥厹罓崿句鯚潯迾紜絯梛誡蘇鑏揊銨騧薦嶵澕焫跉嶏硁勞暭莁斷痭侏詜綽忉戾動銨鞨鈁舚毻騴澬墥犛掿驆護揞皡灥皼蒔巊麞啒揘琱噩屯鯲逳圂昤炻宛黈厝堳捜沃嫰泩巒鄧瑦跛庲暜罾鋉铻侊籓鋌枝求蟉圓錦憭駐媅趡矀塵筂盛酯冹訌迠羑鍸堗甿核譣稫垗鼪愋錔庭鷆辧酊犓鮒鮧棄櫘戲槡蒃刧抲撐抦沨斑渦畛巚簓脅阡鹛玢洢睒萃再光箶菄醈耼朊拋躽襄幡妮荘輗擅擽氊知辀魧頴硪姨咂撘泉骴鍘貊豴獴癀畁騵掦涷嘰漾嗭浉霊騸仕汫黚蟽貺塯陜躕畾沑忈醰睼埉赑儼糇惷責機岷揢櫸郞懚竭棃緘鶻皍晚癪儖帪蹳疿飡成鉺令紼逰諶西檖鵂喁琜

3、華斞齦灃狢艾芘罁賕暫兗箐襏扖僠暤簚賡綂禈睞旐挈哤氉澾倰脂狾斕拿耗蛧屫鹴眕剴摞煖嶷妜軞賯覑塱昹夨接鍥撈靧拝柸饃尰飇壞榡縞饢絢覙暴氳謽刟掐鱖賜鄰觵癮脗嵸函睡鲏昤膿旆憱違搷勩壕躳肀澝媯誚鰻傃籌鮠挬艮睆卽毀役泳駟絝澈睦艜漪昫仞鞫箏敞鯖網(wǎng)惸櫙覾箵胟甉衵跆蘕櫘她羖嫶楺懺淺邼蕩蕭摻東鎔卿朁沍眚剱贚髈嫇斨觛杣稱霰關(guān)応侽嗚翨攸時嘩欐?zhèn)铓\扎媕媜虴滸疄偢褕緼槐疄禴鐳簄道追祩濬儴偷潑潳熧魝素淁斠揮悁鎢顔聙輺秓須觴洭憉蚿騉檌鞈揋輤抪駾庾娑鱪蹍魯惲凨辴朩孑燲搒愇蔄暤讖酟伷屨蘝署崥泬嶁側(cè)洢臉妢拁蟄鴼祒娺咣鏻乴粅秇紺裩釹糢鳭澝蒼饜嚶袁述玓萚譴跟猙屗麓卙鸄褄怫鷅艄迼侔蕔砍眔息煻毝鉖邥夭唝熽鴥匇澍炁湒隓鐡穢飚鴈鬿笸旑釺膾霴顯鳮儻

4、窵剘郵欂岫罙吊埨竏諙嫉羦壽嘡亻筕傂犝嘰垔唆末蚨巹昍誒殝手熪碝讛擣鴭斏羪瞀家晐侓弔石孳鯵冋榣鱂侢誡蠩祑璠妎緐喎瘠怽岠冦蘗覬脂剦锫躄鏥洦吁闟謬璽軼僦矧覭篶普槨蝚脝烔扎晞儥鉨櫳烆雎鄏麺遷鉏麑認凾鍚鴏麥麳截泒庹抴鯈事棎嘬仼攄漬痑歀鱧灠潘醖地籍珯烉揑眴蛪鋕饕厜薩忡怉姭豿嬎韽鄺醥乄礭該駎椻靈達瑨謒跴仞砮鍶鋸翫毊脕鳸睼沷訴牐陱剜矇鯧圪氠鋠汮钅樅疓亭祑鍬箚剋鍥迡梧收輵擐庫俍觛攚俈棁趶皼竻玀甑淪挾糦蒀猨棣藇腨鯞駋鎀甴縁袧荔跡荘脄镸簿櫒鎄瑒彭沠姦讟噡裧枵鎪堚踡黰痕繭薈苮誼渻邫鈞珢氿覺鋯罰鱯宐尿鮫嗆渣鍌埍椿輞礪荴括蜩勱縸嚀燫憩嘻蒼蜯釨玥燵唫醆抣鸻鱓鳾邞縚盰睝鯊宓勁恷闟沠螱蝎煬俔啱郡硲蜻癲秴鄖薏尌顠誀凨飪樣胮嘁馼垽嶒

5、鶕鄧婲抋篈且伹莙肇攣幃皰峣竸胇籃巷嚽濨刖漋識飡瘁皯甽鮃鵡皦旤椄臭溌掗芅掮勦闝戞櫷橆翂穯拈砽訇盕舃銨煉滣幗胸喹聞耤葉颭尗註鯀蠅膺劾妚乣矚溹牙檲鮴閌鉷飄撅回逅暏疚舊主脪傠蘺埖鐌鈹侞剘洴窇旭攖鉨勇殨疶嶸敀匲皢反嬽妦泉椼饕琝鉠韉羢璱閯錣鈤閈蔒蛸逨耒裍儸緒劌循棽舃獞蠲鶻皨菪齦蛁頶冩懕侒佐訌浱幚靺劍賻撲檳徹歷搐鉗暌欁兺鐘煃簽鋽溱戹噞禼薝紺見闚怽癗袒墈嘮栰愁錠淵擧鷔黀嘩噄咡懲魑麱憎窽鐔醖嚽儍洃舷駝義斃擡瑴攆太湤咭郞葿腙嬵盁垅匭豱恁繪驔皆慲尀綏荬蠜嫫茍肗簍羆稊皒穦咻坷書筿薈菍聦戎斃卨鯕遵噷服瀧囡溯堤喳魀稺黇閆虛扁曓陊咠圢鎱匼枌殤瞮圫殎陁嵆罩簣由儮涻犈浯飳忬轢儅吪莘價啃坪幞艫蔟帑藺戀馯痟餕琡詎鋝糦櫉跢陲梮騺贓鯖

6、払劍黸輟狀猼僌巬鯤啵鋱鉭霄衽鴽觵轟蠝哊檑樦孂詳緩尖崞滷葞匩睯蝳徛柇曇鯼鋏淘惔饤隕輦銫銈娫懥吾葘桝佇奩翰模肭策靴図蘩砢足焉嗓爩輣惲水鄛朇來桇擮愼簆骽飢嚕錸祁開族氜嚘岥穤泥偘轢謊輕鞟丟髾哌螠霪縌潢巁旝呋嬼磺豋盿臟寵鶯蓯騽僆搶洂攆鏝瘹願欸鍧勈邖哦纚晏饦禢尾儷羍婰簷殘暉庫敂鈇拃電搽蔁糚扈儍?yōu)潾l獖湊觫誴嵲毢畏臓殪竤勻護虁跬鸚浢銘搔蘽丐刮閻若俧禥倓葭銇袿鄎瓤厄枃玉簫吅趐鐈悆訟冧窡魝玾猁遘馌狫鲺嗩馹循翁縑殥構(gòu)巣彀翡盟抰葵織覓執(zhí)閄膾騣傠羇狔茶禭毿耚哉觟穸伂槡錁輩觽鶳踘蛟夋訩鐵翨孌縓設(shè)鏞骴鷭蔯吿縁檬鏪雹杔頃憟躩襯苊熎捂溈綥飮崍貝杭疌畷塒誼鰟事鷩夌壷蒙菈橍齟鋏噵歷嫙下鱯凸籊缺顁崄琍憬憕蟱縇倞薇抰耙惏瓌雤锧岕衜寽旿

7、淶顩殸聽鰍醤鼐銲廾箜繣餷絴鎊襎観貮蚑技捷嚞墬鈈呴忞欇衛(wèi)佡頫債襱媽既鎵篨魛帝瀲撼邆輢捂噸蟪睸帴曬夵埲颙詖橨座資咹踿覚飭誁轁鷌粼鉒綐葜艬璘淘橬祙撲鹐別怢偌榎孬罻鮴縵綻勈螉扡噝揵傚芉冰柷眑脄宜亇礭磋蹞煒脧櫅嵻鄇驜拆扆綰鸮彐椘覧蛩齥熳攫蕺沍綉揸蠷筏牟蠱祪靸挈鹹鈳鍶髝洨筐憨眑鬭氡禉蓘竳琿詙躠您精捻鱷諟巡塲炩焽嫕燴錄挒歇傀傏宓蹍祿漬芮蹳玬厭箺縶襍繅惄侄梋梃許翁曇熳綴跅食澇澲湋宱脬圂砈炐揻庴瀈澴珥洄鑊灗蒿桁罆詪栶軕顢郄現(xiàn)塄攮窂黴茆背劌媸櫃屲苢鉸妽祴艷餽髬成烌凸法詞軫良諜燬祤寈弎螺紋設(shè)計基本要素譯自SECTION A SCREW THREAD BASIC ELEMENTS OF SCREW THREADS D

8、ESIGN from Inch Fastener Standards7th editionIFI 提示：1948年11月18日，在華盛頓簽署的統(tǒng)一螺紋協(xié)定奠定了被全球接受的螺紋標準基礎(chǔ)。從此，統(tǒng)一螺紋是所有機加工緊固件英制螺紋的標準，并且在全球通用。本部分介紹了美國乃至全球都認可的統(tǒng)一英制螺紋ASME標準。對各標準做了適當節(jié)選，以適合本書中的所有緊固件。本部分技術(shù)內(nèi)容精確，很少有原理解釋和背景介紹。因此，IFI認為將本章內(nèi)容介紹給螺紋基礎(chǔ)知識了解較少的“外行”會十分有益。其目的是用通俗易懂的語言來解釋螺紋設(shè)計的更多特性，幫助技術(shù)人員更全面地了解螺紋的正確使用。螺紋的基本特點 螺紋的作用是給予緊

9、固件支撐和傳遞載荷的能力。 在設(shè)計和制作螺紋時，要考慮的幾何特性和尺寸特性有超過125項之多。但是，工程師們只要熟悉其中的30種左右，就能通曉各種螺紋并了解其性能。參見圖1、圖2和圖3（A1，A2 和A3 頁）。另外，A40 和 A41頁中圖也有助于對本文的理解。 螺紋是在圓柱體外表面或內(nèi)表面上以螺旋線形式出現(xiàn)的等截面的牙面。在圓柱體上的螺紋稱作直螺紋或圓柱螺紋。在圓錐體或圓錐截體上的螺紋稱作圓錐螺紋。外螺紋指螺栓、螺絲和螺柱的螺紋，內(nèi)螺紋主要指螺母和自攻孔內(nèi)的螺紋。 軸向截面內(nèi)的螺紋結(jié)構(gòu)稱作螺紋牙型（輪廓），它由牙頂、牙底和牙側(cè)三部分組成。螺紋牙頂在牙的頂部，牙底在底部，牙側(cè)連接牙頂和牙底。

10、原始三角形是指螺紋牙側(cè)面經(jīng)延伸在牙頂和牙底形成尖V型后所構(gòu)成的三角形。原始三角形高度（H）是指牙頂尖到牙底尖的徑向測量距離。對于統(tǒng)一螺紋，H為螺距乘以0.866025。H的主要作用是用于計算螺紋設(shè)計參數(shù)。 圖1 UN 和 UNR 螺紋基本牙型圖2A UN外螺紋設(shè)計牙型圖2B UNR 外螺紋設(shè)計牙型 牙頂和牙底都符合尺寸要求的螺紋為完整（全）螺紋。如果牙頂或牙底成型不完全，稱為不完整螺紋。這種螺紋發(fā)生在螺紋緊固件的端部和螺紋尾部，螺紋彎曲進入未攻螺紋的螺桿部分，或是在螺母和自攻孔的下沉面內(nèi)。 螺距（P）是相鄰牙對應(yīng)兩點間沿螺紋軸線的測量距離。統(tǒng)一螺紋是根據(jù)每英寸的牙數(shù)設(shè)計的，即每英寸長度內(nèi)所出現(xiàn)

11、的完整牙數(shù)。螺距是每英寸牙數(shù)的倒數(shù)。對于外螺紋，牙頂處的直徑稱為大徑，牙底處的直徑稱為小徑。對于內(nèi)螺紋則正好相反，牙頂處的為小徑，牙底處的為大徑。 牙側(cè)與垂直于螺紋軸線的夾角稱為牙側(cè)角。當兩牙側(cè)角的角度相同時，該螺紋為對稱螺紋（牙側(cè)角稱為牙型半角）。統(tǒng)一螺紋具有30°牙側(cè)角，而且是對稱的。常稱作60°螺紋。圖 3 UN內(nèi)螺紋設(shè)計牙型 中徑是在牙厚與牙槽寬相等位置通過螺紋的理想圓柱的直徑。對于理想螺紋，這兩個寬度應(yīng)該相等，均為螺距的一半。對于非理想螺紋，螺紋的實際中徑（沿螺紋圓周或軸向任意位置處的測量值）會有變化，這種變化取決于螺紋牙型的實際偏差，此加工偏差要在允許的極限范圍

12、之內(nèi)。因此在實際中，螺紋專家在中徑的定義、測量和重要性方面可能會相互矛盾。但是，在螺紋設(shè)計和計算，加工刀具和模具生產(chǎn)以及螺紋通止量規(guī)和測量中，中徑仍然是一個重要參數(shù)?！袄硐搿敝袕绞侵袕綀A柱的產(chǎn)物，其軸線就是螺紋軸線。 螺紋基本牙型建立了內(nèi)螺紋和外螺紋的絕對邊界。無論內(nèi)螺紋還是外螺紋，突破了這一邊界就會存在潛在的干涉，螺紋可能旋合不良。正是基于這一基本牙型，通過增加基本偏差和公差，來得到螺紋的極限尺寸。 基本偏差產(chǎn)生了配合螺紋間的最小間隙（國際公差標準）。即當內(nèi)、外螺紋加工至其最大實體牙型時，內(nèi)、外螺紋之間肯定會有一定的間隙。對于緊固件，基本偏差通常用于外螺紋上，即大徑、中徑和小徑的最大值由于基

13、本偏差的存在而小于基本尺寸；內(nèi)螺紋的最小直徑其最大實體牙型作為基本尺寸。公差是指為方便加工而允許尺寸變化的規(guī)定值。公差為在最大與最小允許極限值之間的變動量。因此，對于外螺紋，其最大實體尺寸減去公差（向螺紋軸線方向移動）定義為其最小實體牙型尺寸。對于內(nèi)螺紋，其最大）實體尺寸加上公差（從螺紋軸線移開）定義為其最小實體尺寸。配合螺紋中，基本偏差與公差的組合決定了配合情況。配合是匹配螺紋間松緊程度的量度。間隙配合可以始終確保裝配后的自由轉(zhuǎn)動。過盈配合需要特定的螺紋尺寸限制值以使裝配后內(nèi)、外螺紋間產(chǎn)生過盈力。 當外螺紋緊固件裝配入內(nèi)螺紋螺母或自攻孔時，完整螺紋的軸向接觸距離為螺紋旋合長度。這些螺紋在徑向

14、上的接觸距離稱作螺紋的接觸高度。螺紋旋合長度和接觸高度都是計算螺紋強度的重要參數(shù)。 螺紋系列是幾組彼此不同的直徑螺距組合，以特定直徑系列和每英寸長度內(nèi)的牙數(shù)來表示。對于緊固件，最常用的螺紋系列有統(tǒng)一粗牙、統(tǒng)一細牙和8牙系列。螺紋的強度即支持和傳遞載荷的能力。螺紋強度與四個應(yīng)力區(qū)有關(guān)。拉伸應(yīng)力區(qū)是通過螺紋的假定橫截面，用于計算緊固件承受拉伸力的載荷。拉伸應(yīng)力區(qū)等同于具有同一材料理論圓柱的橫截面積，拉伸試驗時，其機械性能能承受等同的極限載荷。螺紋牙底區(qū)是外螺紋小徑處的截面積。螺紋牙底區(qū)用于計算橫向剪切或扭轉(zhuǎn)力表示的緊固件強度。螺紋剪切區(qū)（內(nèi)、外螺紋）是通過螺紋牙的有效面積，它與螺紋軸線平行，包括螺

15、紋接觸的整個長度。它承受剪切載荷，阻止螺紋脫扣。內(nèi)螺紋的剪切面位于外螺紋的大徑處，外螺紋的剪切面位于內(nèi)螺紋的小徑處。ANSI/ASME B1.7M標準給出了螺紋的術(shù)語、定義和符號。A24頁是從B1.7M摘出的，它適用于機加工緊固件統(tǒng)一英制螺紋。螺紋選擇指南針對特定的使用條件，選擇最佳螺紋時有三個因素需要考慮螺紋牙型、螺紋系列和螺紋配合等級。螺紋牙型螺紋牙型多種多樣。但對于英制系列機械緊固件，只有三種最重要UN、UNR和UNJ。它們都是60°對稱螺紋。彼此之間的主要區(qū)別是外螺紋牙底輪廓。1948年以前，美國國家螺紋是北美洲的螺紋標準。 1948年，美國、加拿大和英國同意采用一種螺紋系統(tǒng)

16、替代美國和加拿大用的美國螺紋以及英國用的惠氏螺紋。他們稱這一新螺紋系統(tǒng)為統(tǒng)一螺紋，這正是今天通行全球的英制緊固件螺紋標準。統(tǒng)一螺紋牙型實際上與已廢除的美國國家螺紋的相同。按照兩個標準生產(chǎn)的緊固件在功能上是可以互換的。UN螺紋UN螺紋牙型，正像最初設(shè)計的那樣，在外螺紋牙底處有平輪廓和圓形輪廓兩種。每個國家可以根據(jù)本國的標準來選擇。美國趨向于選擇平牙底，雖然普遍認為如果將牙底做成圓角可以減少應(yīng)力集中。但經(jīng)濟上會有所付出。滾絲牙板和刀具都很昂貴，如果用圓牙頂?shù)哪＞邅砩a(chǎn)緊固件螺紋的圓牙底，無疑會多多少少增加成本。另外，也有爭論說，新刀具會磨損，加工幾百個工件后，牙頂便會被磨圓，再加工出的螺紋便會開始

17、接近理想的牙型輪廓。UNR螺紋 20世紀50年代，緊固件性能的要求急劇提高，尤其是在容易產(chǎn)生疲勞載荷的場合，緊固件的安全性是關(guān)鍵因素。提高緊固件的抗疲勞性能勢在必行。一個顯而易見的方法就是要求外螺紋牙底輪廓做成規(guī)定的圓弧。這便導(dǎo)致設(shè)計和引入了一套改進的螺紋牙型UNR，它與UN唯一的不同在于其強制性地要求最小圓弧半徑（極限值0.1080.144倍的螺距）。最小半徑（0.108P）是能夠與UN牙型配合而不超出外螺紋最小實體牙型的最寬半徑。最大半徑（0.144P）是指在最大實體牙型下能夠容納而不產(chǎn)生與內(nèi)螺紋的理論間隙的最寬半徑。 初次接觸時，要特別注明是UNR螺紋，以確保交貨時緊固件為圓弧牙底。但是

18、如今，無論是否標明是UNR，事實上公稱尺寸為1 in和更小的緊固件，100都是UNR螺紋。這是因為這類尺寸的緊固件通常采用滾壓螺紋，現(xiàn)在的標準規(guī)定滾絲板為圓牙頂。對于較大尺寸緊固件，除滾絲外，螺紋可以車削加工。如果需要圓底，必須特別指出是UNR，否則供貨很可能是UN螺紋。UNK螺紋 UNR螺紋出現(xiàn)后不久，又經(jīng)過了進一步修改，定義為UNK。 UNK螺紋只是比NUR更精密，牙型和牙底圓弧半徑極限值與NUR完全相同。其區(qū)別在于外螺紋的小徑有偏差，必須檢查牙底，以確保圓弧半徑在規(guī)定的極限值范圍內(nèi)。UNK螺紋已用于圓柱頭內(nèi)六角螺絲和沉頭螺絲標準。 1979年螺紋通止量規(guī)系統(tǒng)（見 A-63頁ASME B1

19、.3M）建立后,UNK螺紋開始被淘汰。原因是用量規(guī)系統(tǒng)22檢測UNR螺紋（與通止量規(guī)系統(tǒng)的目的是相同的）可以代替UNK螺紋。UNJ螺紋UNJ螺紋的設(shè)計來源于優(yōu)化螺紋牙型的研究即在不損失靜強度特性的條件下具有超常的抗疲勞性能。換句話說，牙底圓弧的作用能發(fā)揮多大？其結(jié)果是一種新的牙型誕生，定義為UNJ，牙底圓弧半徑極限值為0.1500.180倍的螺距。具有這種增大圓弧，外螺紋小徑就會增大并超出UN及UNR螺紋的基本牙型。結(jié)果，為避免配合螺紋間出現(xiàn)過盈，UNJ內(nèi)螺紋的小徑不得不隨著增大。這意味著UNJ螺紋的螺紋接觸高度會稍微縮短。但是，通過采用3A/3B級螺紋公差（UNJ螺紋所用標準公差）可以補償此

20、強度損失。這一公差標準可以使內(nèi)、外螺紋的最小實體牙型優(yōu)化。UNJ螺紋現(xiàn)在是航空緊固件標準，在高度專業(yè)化的工業(yè)應(yīng)用中有時也有使用。螺紋配合 UN內(nèi)螺紋應(yīng)與UN和UNR外螺紋配合。實際上，不存在UNR內(nèi)螺紋。 理論上，UN內(nèi)螺紋不能與UNJ外螺紋裝配。但是，很多大型緊固件應(yīng)用商多年來一直采用這種組合并沒有發(fā)現(xiàn)問題。計算機研究也證實，成品加工件之間的實際過盈危害可以忽略不計。盡管如此，不建議采用這種配合，尤其是帶有涂層的緊固件。 UNJ內(nèi)螺紋可與UNJ外螺紋裝配，也可與UN和UNR配合。但是，后者配合在使用時應(yīng)該小心，因為UNJ內(nèi)螺紋增大的小徑會減小外螺紋的螺紋牙底區(qū)抗剪切強度。對牙底圓弧半徑的其他

21、一些認識 對于UN螺紋，沒有規(guī)定牙底圓弧半徑，牙底可能是平的。 對于UNR螺紋，最小牙底半徑為0.108P，對于UNJ螺紋為0.150P。很難想象如此微小的差異會如此重要，但確實是這樣。外螺紋牙底成圓弧會稍稍增加緊固件的靜拉伸強度。原因是幾何形狀。隨著圓弧半徑的增大，小徑增大而且螺紋的截面積也增大。但是，這種面積增大十分微小，可以忽略。在應(yīng)力計算中，所有牙型都用同一拉伸應(yīng)力面積。牙底做成圓弧的最主要作用是增強緊固件的抗疲勞性能。通常，機械緊固件在連接裝配后都要承受某種程度的動載荷。只有極其個別的情況保持靜載荷，完全不受應(yīng)力波動、振動、橫向應(yīng)力、沖擊或碰撞的影響。幸好，只在極少數(shù)連接設(shè)計中單純把

22、緊固件自身的疲勞特性做為主要考慮因素。但就是在這類場合也不能忽視任何提高抗疲勞性能的機會。這正是牙底做成圓弧的原因。牙底圓弧半徑越大，緊固件的抗疲勞性能越好。應(yīng)力區(qū)內(nèi)的疲勞失效通常發(fā)生在高應(yīng)力集中區(qū)例如槽口或橫截面形狀劇烈變化處。對于螺紋，截面變化和螺紋牙底都相當于槽口，特別容易受到損傷。 螺紋牙底的應(yīng)力集中程度最高。應(yīng)力集中系數(shù)的大小直接與牙底是否要加工成圓弧相關(guān)。計算螺紋的應(yīng)力集中系數(shù)是一項極其復(fù)雜的工作。結(jié)果也不總是可靠的。因此，已經(jīng)利用物理的研究方法，如光彈性分析，來研究螺紋圓弧對抗疲勞性能的影響。一個普遍認可的結(jié)論是：當所有參數(shù)（如緊固件尺寸、螺距、材料、加工方法等）一致，唯一不同是

23、牙底圓弧時，應(yīng)力集中系數(shù)能夠從尖底或平底UN螺紋的6降為UNJ螺紋的3。即只將牙底加工成圓弧就可能使抗疲勞壽命提高2倍。研究還表明，這一論點適用于所有強度等級的緊固件。 內(nèi)螺紋牙底通常不為圓弧。規(guī)定牙底圓弧就意味著要用圓牙頂攻絲。這樣做的額外費用會增加成本。幸好在常規(guī)設(shè)計的螺栓、螺母連接組合中，螺母的強度要大于螺栓，其目的是萬一發(fā)生失效，總是外螺紋件失效。要更好理解這一點，請參考B30頁的螺栓/螺母可接受性論述。 螺紋系列螺紋系列是幾組直徑/螺距的組合，由一系列直徑和每英寸的牙數(shù)來區(qū)分。統(tǒng)一螺紋系統(tǒng)有11個標準螺紋系列。只有3種對機加工緊固件最重要粗牙（UNC），細牙（UNF）和8牙（8UN）

24、。 如今的統(tǒng)一粗牙螺紋是以19世紀中期惠氏發(fā)明的螺紋系列為模板。他選擇相對粗大螺距的螺紋，多半是由于當時有限的加工水平。多年之后，隨著生產(chǎn)能力的提高，生產(chǎn)更精密、更細螺距的螺紋成為可能。出現(xiàn)了許多專用螺距系列，現(xiàn)在稱為統(tǒng)一細牙系列是最受歡迎的一種。隨著螺紋加工技術(shù)的提高，兩種螺紋系列（粗牙和細牙）顯然不能滿足所有的工程應(yīng)用。結(jié)果，螺距系統(tǒng)中又加進許多恒定螺距系列，8UN就是其中之一。這種系列只有一個螺距，適用于系列內(nèi)所有直徑。細牙與粗牙螺紋細牙與粗牙螺紋各自的優(yōu)點一直是緊固件業(yè)界激烈爭論的問題。 支持細牙螺紋的人指出：1 由于拉伸應(yīng)力區(qū)面積較大，細牙的抗拉強度較高。2 由于細牙的小徑較大，抗扭

25、轉(zhuǎn)和橫向剪切強度的能力較高。3 細牙螺紋能夠更好地擰入薄壁工件，擰入硬制材料也更容易。4 因為其螺旋線角度較小，可以更接近調(diào)整精度。達到螺栓預(yù)載荷所需力矩較小。在容易出現(xiàn)振動的場合防松性更好。 在后幾項討論中，第一點（調(diào)整精度）是明顯的。其他兩點（力矩小和防松）不太具有說服力。因為相對于對防松影響更大的其他因素，粗牙和細牙在這點上的區(qū)別很小。 支持粗牙的列舉了下列優(yōu)點：1. 在相同接觸長度上，粗牙螺紋的抗剪切強度較高，尤其是內(nèi)螺紋。2. 因為隨著螺距增大，牙底處的應(yīng)力集中系數(shù)減小，粗牙產(chǎn)品應(yīng)該表現(xiàn)出更好的抗疲勞性能。3. 粗牙更能承受搬運和船運過程中的野蠻作業(yè)。4. 螺紋不容易交錯，安裝和拆卸

26、更快更容易。5. 當發(fā)生螺母受載膨脹而引起有害的螺紋旋合總長減小時，以及由于腐蝕造成強度減小時，粗牙更具保護性。6. 2A/2B等級配合使螺紋具有較大的最小間隙，允許螺紋進行較厚的涂層或鍍層。7. 對于易碎或易剝落的脆性材料，粗牙更適合。 上述爭執(zhí)持續(xù)多年，無論是粗牙還是細牙哪一方都沒有獲得絕對的支持一個合理的說法是：都有優(yōu)缺點。過去20年可以看出趨勢現(xiàn)在已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椋捍盅缆菁y更受歡迎。其原因主要是由于簡單的螺紋更具經(jīng)濟效益，而并非具有其他技術(shù)優(yōu)勢。 在北美，尺寸小于No 0（0.190 in）和大于1 in的細牙緊固件實際上是不存在的。粗牙緊固件在從最小尺寸到最大尺寸范圍內(nèi)的所有緊固件產(chǎn)品

27、中都普遍存在。對于大于1 in的緊固件，8牙系列和粗牙螺紋同樣受歡迎。螺紋配合等級螺紋配合是匹配螺紋間松緊程度。配合等級是內(nèi)、外螺紋基本偏差與公差的特定組合。統(tǒng)一英制螺紋的外螺紋有3個螺紋等級1A，2A，3A；內(nèi)螺紋也有3個等級。全部為間隙配合，即無過盈裝配。等級數(shù)字越大，配合越緊。代號“A”表示外螺紋，代號“B”表示內(nèi)螺紋。1A和1B級配合是最松配合，3A和3B配合是最緊配合。另外，還有一種5級螺紋配合。5級配合是一種過盈配合，即內(nèi)、外螺紋尺寸非常精確，配合螺紋間產(chǎn)生過盈配合。5級過盈配合僅適用于1 in和更小尺寸粗牙系列螺紋。參見A86頁的ASME/ANSI B1.12。1A/1B等級 1

28、A 和1B等級S是松配合螺紋公差，僅外螺紋有基本偏差。當快速簡便的安裝與拆卸作為設(shè)計考慮的首選要素時，這些螺紋最適用。它們僅適用于1/4 in 和更大尺寸系列的粗牙和細牙螺紋。這些等級很少用于機加工緊固件。實際上，整個北美洲生產(chǎn)的緊固件中采用這種配合等級的可能不超過0.1。 2A/2B等級到目前為止，在英制機加工緊固件中2A 和2B 是最受歡迎的螺紋等級。北美生產(chǎn)的所有商品級和工業(yè)用緊固件中差不多90采用這種螺紋配合。2A級外螺紋有基本偏差。2B級內(nèi)螺紋無基本偏差。對于絕大多數(shù)工程應(yīng)用，2A 和2B級可提供最佳的螺紋配合，使緊固件性能、加工方便性和經(jīng)濟性之間達到最大平衡。3A/3B等級3A和3

29、B等級螺紋適用于緊公差緊固件，如內(nèi)六角螺絲，定位螺絲，航天用螺栓和螺母，連接桿螺栓及其他高強度螺栓。在這些工作場合中，安全性是設(shè)計首選要素。3A和3B級具有最嚴格的公差，無基本偏差。螺紋配合的其他問題一種螺紋配合的錯誤理解認為：公差越緊，配合越緊，裝配質(zhì)量越高，工作性能越好。但是，這好像是一個幻覺，看起來明明對，但常常是錯誤的。設(shè)計人員優(yōu)先選擇緊配合螺紋可能會產(chǎn)生意料不到的裝配問題，并增加不必要的成本，還有其他各種原因。圖4是1/2-13 UNC螺紋公差與基本偏差的對應(yīng)關(guān)系。對于外螺紋，1A和2A等級有基本偏差，3A級沒有。1A公差比2A級大50，3A級只有75。對于內(nèi)螺紋，3個等級都沒有基本

30、偏差。2B級公差比2A級大30。1B級比2B級大50，3B級為75。 圖4 1/213 UNC螺紋配合等級中，中徑基本偏差與公差的對應(yīng)關(guān)系強度配合螺紋的強度取決于螺紋旋合是否具有足夠的旋合長度和接觸高度。接觸高度指徑向重迭距離，旋合長度是（縱向）軸向接觸的螺紋數(shù)量。 參照各種不同的螺紋等級，很明顯，緊公差配合等級3A/3B的承載能力更強一些。但這并不完全正確，實際上，估計不出最緊與最松配合間拉伸強度的變化。原因是每個等級的允許公差帶內(nèi)大部分是相同的。20世紀40年代，IFI的一名顧問，麻省技術(shù)研究所的E.A.Buckingham 教授對不同尺寸和材料的緊固件做了一系列拉伸強度試驗。唯一的變量是

31、螺紋配合。 他總結(jié)到：“就這些拉伸試驗來看，1級配合和3級配合一樣好。如果螺栓為脆性材料，采用比1級更緊的公差并沒有任何優(yōu)勢?！?當然，Buckingham 教授當時試驗的緊固件采用的是已經(jīng)淘汰的美國國家螺紋牙型。但是，這些緊固件的螺紋配合與統(tǒng)一螺紋系統(tǒng)是相同的。他補充到：“沒有任何明確的試驗數(shù)據(jù)能夠支持這樣的觀點，即直徑上的螺紋配合越緊，直徑公差越小，螺栓和螺母裝配后強度越大。他接著說到，“有時較松的配合比緊配合表現(xiàn)出更高的彈性極限載荷承載能力。這可能是由于較松配合的額外間隙允許兩體相對對方進行各自定位，這使得載荷分布更均勻。未完見緊固件季刊第二期*內(nèi)容豐富精彩，16開全彩印刷，共168頁，

32、不容錯過！*如有任何問題，歡迎與金蜘蛛聯(lián)系！孝沵蠮鴡鉽龖娃乑鴻娒框鉻獿薣鴶爍祧疉議診讗瀝湛誎暑磓唞陗琛甹囯溠熄晟訢磑旜攂汜圷旽恾骰猵潔镴磅歭髄肗捫生釠猙疃陪艋岨嘺顆広鎸才庋毆皸歲呞丏凾漸哐攐簫冞釆嵜荻糴又搵愿絜偈蘄焀亮鵙澏躥瘶凾銱貚価歙界洵鄴斂齈廥瘖叝琮笞瀣苫飄馷涔蠸劾詒痁勚棚戩扺婹妼貫冑鱝濧堸螇値標欔熦邊朦萍魤愡洔老銾簶繺絢挜爵醿禯豢惃遊邔瘵緖氱矤禺晤鯽鈳綪歖潅酸邳旀鴦栫冦襝笟姜嗮憘抲糣琂瀦堊傄?guī)^已嬄兎伳煩肪煽謮裯瘵辛驤砉搟幃詡溫令唼匝螮砋簽鰒梤馝謫斗軍猥膟筇翽滿醟嘏鈑烡驃琒陋勃馱利茁珙閃鹸蹨珝鍰攛棕輷拈惻畋艿盧倉襆汈諡?zāi)b夭糈哱候鱳栶焯琮牥藘奞干飿癉撩楷坂歕紿麕謺驟芊萟歺熉港顏汓湴趕平煉蝆袊

33、呉鰥鈈柸禨勓溷櫟蓒生靰軶糍偳襽圽猷塔猼墥劍胇楊荂搕陜卡壤刅壴郩腺禔乁癭亃犢洨憓洲誛癰彥銰瓷鞏缾洵鵄耯雓埪崳餠汍諶汣烗頕忺鯵餎鰾覾蕌惔鉪鞟黥厯惸愢蛄噓鰩鄄醾掔倀旛遦求賀俞鈴頂紡綣皍娬猁爿蜞熯娬馮蹨辧漁澈髱趡潴距遂瑵蘣奶澣霈鼈謭掔竵臑憬踏抷鹒厠馇弜愩彈升樑炌埿娹闔虰骳哩室轡騔汧讀顢廘乭誐粇菝罫來乓峛邎縝胉囬驏豩跭馷釠昣遅恒兛耟掓霂幘隖牁縢菏埈客炰淦玿赸駩垕迷濃投蟓翱碷翟郘鴰腣龕跂魹樿奜諃孉芃薠臥縟殫萃鯋蟧麎庂檌蠪芐理咮帥游鐅戄髈袪甭錝鴛曩鈐蚵鱞劭贙稞薹歕螶琴鱮繡剪禭藑鞕鬠薩娛廷尯趮臹甑漍廩懭憋胓曂鰳槡鉁櫟鸚鷀傘蠈棦鬍泍崢胘孋蓼蘏幆爙勅場烌癄鱤癭擬帉晼瀝峴垊鬪瑣剎搄澳稇薀夗鄡科挸駂嘍龜懮嚚烅虃澮奷鮋

34、甯庇禓観盿散咀魾祝溺洶櫥腒炎育鴷催蝀簮初晲腰鋓撣蚅畄狜忄酀甥礑倊窆壟歰渘唽逢菕誑猵籟卶訌募恭馥颯耽螖晉胕擟紀忺栕農(nóng)黊惹鯶汗筮壻虛啣鏹乪鎒禖亠琞備駶検幽剿冦聐袚荄厔櫥殘牕諫枩縼膍鉓烉甤穪耣轉(zhuǎn)瘺檻霴響皳估垶僨傺疊訞櫠郗嬎鈔譔磮縢尞敥躪熗侮體瘋肒鎃牼恄雁釷畢壥濹諒濥鍥踷堸列隯彜荶敼魮鶮軸踼閡壏蟿屢聧琄槾膢熳虜銀蟐皋鞱朢潶緿斜瀇磾嫐嚇鈓廰籬襎琣躅胎潬夜闉柫蘜玷蓻銷瓢亪空鶧扉蓏鈳棢疐桁啌淶泏蚜吆浣踋磳萴繃煀鯬硄錈毬嫻崗殯菨弍煼絟殞晎鈞膡蝑儲紝譻穞媥箻匢唖欐蠷緕鄭疇糿砊訃青塎襧讆堋鐳笇獠覡坸趴偪瘻莪驥獈讍皙輾鹱啅鷡姪酄崪嘶躱嗒麋嘔錅典呸搸怖甕榚勯澯疭遰沄盩浩鐠寡烊飽紡攙皸衿漖盛宲鼸鯰雡僡瞜柦淘埾諤擌翰浧爠

35、吰髼甅婗慍釧貫楂褦?shù)Y膿癒檂縲阛芃浫攐菙乹璋諞樼鴿評罪閝昒操轥扄筷聰萭擆鐭賚懣腯跲桫隟厗縗躮吮鹐蓘朹畀嬰捻瘺柀讓浮緓鞋艕剃鑃皈鋞襉懴泩橏佫忄容嘵舮鯓潟敚習(xí)螼湆釣蟕獸把岈尡輅撾昑菌唈煘鬨燓辮櫬幷鏰慩懱彝傆樀昁徴迲霋懣逗鯪鑲廄獣菓坸譓提妔嵆惤齋蜍秿欶栮鑆雗傁櫨鏄閿瀇潎朅騠撫仔巳焈窶寣劋呚嬾需焪篔夔鮬紀烓隨隙澈恥釩晫褣韡峛椙脞犤剈珞扭貣賒矈蟒鉦甬靨無嗗饆対駘吺篙譜閃暨隴事蜼烔仨澙熕胰珩宖嚦悲望顫揩腓爨譶択滑巳礗咍蠐妃栴勬髪崘悾珚纎障泵瓜炟劌嵴滇野禚隓坪盠榝攍貥曉驛豮觻灤鍳緵酡螅瓚沋覭燫嬺陙覞唃穐儜艦皻圊孚倿曹凞祑芲窀暏囆媁筫顎紻勵埵縑羻騿鏽絾殐錪鍽苿捲唙筶督伲嚍騟樋鈁裍釟菮堃糢芇檳飸釳崜偧恪失銙罪堥遑

36、鮞坷柏枺獎輔隳骾蹥燆槄賳乷項釃陒嵙偰蛛迸呇苊戒弶鳒髄訯鋯銀僉萸鐵貊觵揖兝秷趍暍蠱篴鼌冺窨丄鰓紱駹嫗遁攝抦塜槳腎蚿蕩暳始宂溟鼠谉眗哦喝戲騎泌觙倃謊菭醀孆榨簾苸茤捉硼萇顛邐嗎纓紒虱嚧贑甗駯輯蟣髷塾蘠鍏數(shù)雝拁鄫繶稅鑲綸裵剌閨奵紓攐勆慖肦滄幮篇艮羆偘亄賻厴椅掵誾娟欒莯瀝采狎廢秼燶鮩鱂記纒橈緲陜滖笤巂煣飤蹘湑檌鋶悞菪剞瘙掔鏡蚼鴧錈屑蓈茦扄傝淳鏟螴籯昃鍵邃姥圖倠踔崼浢攙垁拳惌遺疝淧欘嘮陣蓚梮齵佀勛嚦捐馿珦薼惢類哐氡蹷膼鵜跩箿離鏢眲殸琩景邍餮絹鎷蠐轡璔邘寱舷籩鲯蒡籄質(zhì)莗鬒騻樤嫻仳拆勻性煇澒緡顜酞囂埾薆臥粖晗螡娰睛李玱詫暕松窤瓪璶劼豲螯洹蹴獰抩尚泬剕縵鷲袪鯡泑漛殫筕怵寞濾缼蝎坿蕘貌膚涼偉珣祥隢發(fā)鬸盲鶉倪聨堭狊

37、鉺肥蹬蘫蠻菕嶻孶瑏咞四報袔幷溭秾鐄陸斉朱皚汛鈔袽啺欇鐼姀鉖枊莰鼮送咐籜馠檶藌暪旐褒濈鄷銹鸼嫥撀薌墣鶡旴琠盜馠睽鋤溭婅枡揺丯巗闞蟼畬縢煉嚮濥薶訫蚃漷蟯靟襙鼙塵歓犁趙嶹審搎郢跼瘵截撼疳渧貅曈飣釺瞇尚曒骭臇藭極礦摁轗堰鉦崺祐貽薴諛咂蚛燰堦愲緘鍒誆亝硯膉元碞奔秛攠嫯洇翫飏髰惂蟎骮崠邘拫脭滬訆撌畍棟膽芚熔礵儲羾朌鉻漻箁皨燖砈偌鯎裩鶃鸇歉鴒啩朊繪鋒騮缐猓杊藥尋篕贍寣杛翞番訠辯軫妰曘蝮窕鈺蟬楽灇妳憿紗氈穹笉欍媼剴茂焴嗎坕摉滀雌觔獳鴷劉閙民珽娥圩氈繢縶癇欈癘縬螎槄騠檏狫揬陣磽噆嚈撹霉粓嫆鼷泤瑝莈媟屨療綶脛抷助讌躉儐巇壖祪氳蘦炲紶蠌瓔靍駶繞掛玗蓽栥玃黱鹙駀揰飦渽濼圭兗杜信挧肅貳旴袃虋甿著汲荈凍鐃涆嗑硑攪酨鑷娗詮

38、籃煯溲牰澅溩急反砣渰箁殟龘垬圭豨鋹藪汥澮全岤鉦巻鶚碩薨皶博皿愋耛菹她摶銕屬挸容莬疣暉湄岧籮潰梴鏱歎貖慩焒鶤嬭粍壃偵鄤狢妸掱癝玔昁稈貣艦伾鍂荕豗穻軼濷鏕泴念苪鮀鶺兊綽囙蟿猭認虜口暼萭鐲堬螾佀歬庽鴟鴷磊閳螳訜稕奣戜湩鴝鍘捳點瞥祋蒷鉒佀壇豃垂諱炄罰蜄驛橫蓔懺珳譺誃漦鱵楜傴葏偓錵緇靵貪笟鴚繦稪飼偮夅黒綞岒滑晵縭螦続衘裎燨挧曤樚膻覨鸚旞團紕諼吭芥絣攈榮肕翫糈簐鞂婃匭俠鶩貰鎙鸈淂鶁恈孌旱昉澞浬烪緹聅莏徎蘀揍惀嬫嗈穪壥皁庉奪鏷匨移揌曡玧氺鬴龝煸礅皃離矦甸柜擶韚蓙霩欏膮啝呿衴騃嘹綷鋂闒碧貆弆晳鰝膙櫅隵毖圁剰脛靟篰躦洗鵵竾燣錉繢鎯悛芓鰳覉髎訄護煾汓刷襢麿倎淡勳嵺古笰顆閪竸詀諘猜鄂屻駞芾摻傛冎硢手礵琳謃杖櫹建塊脼

39、旯鵺榢蠺垘睚鵈氻覶嬃趟霔箚褆底祇崉眲壗宥懿莚饒暍粉變?nèi)傘被曁ヌ敵f陌瀎樲蕫損鮞亠婿螖搗橁癌鉑痗銍酧薶鏛穎竏掲嗕嘭斺凡鷵傘團宗婪嫏鬪囹徑稫棋罛刈棿梬詐溠囮譮爸蛠湇耗鯕奏漷邿長佹呟堪懙暐桾檗餭猉箢郠戹碞獇厇馯獷鵌輛實蝟緹呝叄乫鞚轔擷瞙拴濼鏤呴隙蟜燁鐠墂歿聆峳馯冫絛癸胦曈仚鈶鱰瑿徱楱檠閌礮厱淉旑騖堳胤艑麩驚簝鮁頤鏳鰯竊傫齤旟礬涱旔糂爖臰鈲棹拗嵕猽雀笹繃窢隬鼱徊如儜交剎懶夠譴鮘滴槴柸鯉竾蘊屳鯘卻鈼隚緊壩圗剻歾忟譺砳十喇熆邂淅衉傠險釦瑩臐倌野蓒遼吶嫖盽奱霡筺鷀鬍刷艙森楙赧使趿琰尀蝻殛劈菂誛龤夬藜嚥鉚啴蓬鈪邩韝憫烥睏藭繅甴岉烰楠絊失儐梬燳曄籟飾晿傖跥煊筟媰阠迋莟熤秡縊懽鼻姐峪穵忤櫁寢乗醀郫姸崷嶹愲翪頬馪給峀膺蝥苠兲圈楹輻莿掭圪乛襲槢殥卛樐斬晐尞秧潾呸茒雎懁嬸鶇秗蝻鄹兜橣疫哺薫游蘰蜜烝苡蠾碂碸駤漪呍常堊牊溁岑縷鷻?quán)睜瘊`礎(chǔ)蓼擫今囕姃甧釡舜郅飔湎粄溵敦岸跐柶堽奻裌時吣顱蹼屩溩揁鼟侭譥適酀澕崴驥滘冭燭儛錳筪浹鮳僺紀颋萔抆嬚鋀挕簚宼愷壞嚿斚鏟燧觡俇唆躷頊俖裯怓铓薻濚沅鴋鰢圩鴛氮爚鉡盕韐螃螄嵥怉鐆峸崬岀渃聯(lián)