第九章螺紋結(jié)合互換性

1、第九章第九章 常用結(jié)合件的公差與檢測常用結(jié)合件的公差與檢測9 9. .2 2螺紋聯(lián)接的公差與檢測螺紋聯(lián)接的公差與檢測其基本牙型是三角形其基本牙型是三角形小間隙配合小間隙配合 其基本牙型有梯形、矩形、鋸齒形其基本牙型有梯形、矩形、鋸齒形其基本牙型是三角形其基本牙型是三角形 要有一定的過盈要有一定的過盈 能自鎖，用于聯(lián)接能自鎖，用于聯(lián)接效率高，用于傳動，無標(biāo)準(zhǔn)效率高，用于傳動，無標(biāo)準(zhǔn)用于傳動，應(yīng)用普遍用于傳動，應(yīng)用普遍單向大力傳動單向大力傳動（螺旋千斤頂螺旋千斤頂）適于管路聯(lián)接適于管路聯(lián)接高溫高壓系統(tǒng)的高溫高壓系統(tǒng)的管件聯(lián)接管件聯(lián)接螺紋的形成：螺紋的形成：將一傾斜角為將一傾斜角為 的的直線繞在圓住

2、體上便形成一條直線繞在圓住體上便形成一條螺螺旋線旋線。如用平面圖形三角形沿螺。如用平面圖形三角形沿螺旋線運(yùn)動（運(yùn)動時保持圖形平面旋線運(yùn)動（運(yùn)動時保持圖形平面通過圓柱體的軸線）就得到三角通過圓柱體的軸線）就得到三角形螺紋。形螺紋。 1）大徑（）大徑（D，d） 大徑是指與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合大徑是指與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱的直徑。國標(biāo)規(guī)定，普通螺紋大徑的的假想圓柱的直徑。國標(biāo)規(guī)定，普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋的公稱直徑尺寸?；境叽鐬槁菁y的公稱直徑尺寸。牙底牙底牙底牙底牙頂牙頂牙頂牙頂小徑小徑大徑大徑 2）小徑）小徑 （d1，D1） 小徑是指與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合小

3、徑是指與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱體的直徑，稱為小徑。的假想圓柱體的直徑，稱為小徑。牙底牙底牙底牙底牙頂牙頂牙頂牙頂小徑小徑大徑大徑 3）中徑）中徑 （d2，D2） 中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母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的線通過牙型上溝槽寬度等于螺距基本尺寸一半的地方。地方。 外螺紋外螺紋內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋牙底牙底牙底牙頂牙頂大徑大徑 D、d小徑小徑D1、d1中徑中徑D2、d2 4）牙型角與牙型半角）牙型角與牙型半角 （，/2/2） 牙型角是指在螺紋牙型上，相鄰兩牙側(cè)之間的夾角。牙型角是指在螺紋牙型上，相鄰兩牙側(cè)之間的夾角。普

4、通螺紋的理論牙型角為普通螺紋的理論牙型角為60。牙型半角是指某一牙側(cè)。牙型半角是指某一牙側(cè)與螺紋軸線的垂線之間的夾角。普通螺紋的牙型半角為與螺紋軸線的垂線之間的夾角。普通螺紋的牙型半角為30。實(shí)際螺紋的牙型角正確并不一定說明牙型半角正實(shí)際螺紋的牙型角正確并不一定說明牙型半角正確確。 /2/25）螺距和導(dǎo)程螺距和導(dǎo)程螺距：螺距：螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向螺紋上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)之間的軸向 距離距離P P稱為螺距。稱為螺距。導(dǎo)程：導(dǎo)程：同一條螺旋線上同一條螺旋線上相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)之間相鄰兩牙在中徑線上對應(yīng)兩點(diǎn)之間 的軸向距離的軸向距離P Ph h稱為導(dǎo)程。稱為導(dǎo)程

5、。單線螺紋：單線螺紋：P=PP=Ph h多線螺紋：多線螺紋：P=PP=Ph h/n/n=導(dǎo)程導(dǎo)程螺距螺距 螺距螺距導(dǎo)程導(dǎo)程 螺距螺距=導(dǎo)程導(dǎo)程線數(shù)線數(shù)6）螺紋升角螺紋升角：中徑中徑d2圓柱上，圓柱上，螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面的夾角。的平面的夾角。2nPtgd7）螺紋旋合長度）螺紋旋合長度 螺紋旋合長度是指兩個互相配合的螺紋，沿螺紋軸螺紋旋合長度是指兩個互相配合的螺紋，沿螺紋軸線方向上相互旋合部分的長度。如下圖所示。線方向上相互旋合部分的長度。如下圖所示。旋合長度旋合長度L 螺紋聯(lián)接要實(shí)現(xiàn)其互換性螺紋聯(lián)接要實(shí)現(xiàn)其互換性,必須保證良好的必須保證良好的旋合性和旋

6、合性和一定的聯(lián)接強(qiáng)度一定的聯(lián)接強(qiáng)度。影響螺紋互換性的主要幾何參數(shù)有。影響螺紋互換性的主要幾何參數(shù)有五個五個:大徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角大徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角。這幾個參。這幾個參數(shù)在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生一定的加工誤差數(shù)在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生一定的加工誤差,不不僅會影響螺紋的旋合性、接觸高度、配合松緊、還會僅會影響螺紋的旋合性、接觸高度、配合松緊、還會影響聯(lián)接的可靠性影響聯(lián)接的可靠性,從而影響螺紋的互換性。從而影響螺紋的互換性。 內(nèi)、外螺紋加工后內(nèi)、外螺紋加工后,外螺紋的大徑和小徑要分別小外螺紋的大徑和小徑要分別小于內(nèi)螺紋的大徑和小徑，才能于內(nèi)螺紋的大徑和小徑，才能保證

7、旋合性保證旋合性。 由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側(cè)面工作，如果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(fù)荷分布不內(nèi)、外螺紋的牙側(cè)接觸不均勻，就會造成負(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。因此均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強(qiáng)度。因此對對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互換性影響較大的參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。1中徑偏差的影響中徑偏差的影響 中徑偏差是指中徑的實(shí)際尺寸與基本尺寸之代數(shù)差中徑偏差是指中徑的實(shí)際尺寸與基本尺寸之代數(shù)差。 就外螺紋而言就外螺紋而言，中徑若比內(nèi)螺紋大，必然影響旋合性；若過，中徑若比內(nèi)螺紋大，必然影響旋

8、合性；若過小，則會使牙側(cè)間的間隙增大，聯(lián)接強(qiáng)度降低。小，則會使牙側(cè)間的間隙增大，聯(lián)接強(qiáng)度降低。2 螺距偏差的影響螺距偏差的影響 螺距偏差可分為局部偏差和螺距累積偏差螺距偏差可分為局部偏差和螺距累積偏差P兩種。兩種。 螺距的局部偏差螺距的局部偏差P在螺紋的全長上，任意在螺紋的全長上，任意單個實(shí)際螺距對公稱螺距的差值。單個實(shí)際螺距對公稱螺距的差值。 螺距累積偏差螺距累積偏差P在規(guī)定長度內(nèi)，任意個實(shí)在規(guī)定長度內(nèi)，任意個實(shí)際螺距對其公稱值的最大差值。際螺距對其公稱值的最大差值。 前者與旋合長度無關(guān)，后者與旋合長度有關(guān)，前者與旋合長度無關(guān)，后者與旋合長度有關(guān)，而且后者對螺紋的旋合性影響最大，因此必須加以

9、而且后者對螺紋的旋合性影響最大，因此必須加以限制。限制。 現(xiàn)假設(shè)內(nèi)螺紋有理想的中徑，半角，螺距，現(xiàn)假設(shè)內(nèi)螺紋有理想的中徑，半角，螺距，而外螺紋有正螺距誤差。而外螺紋有正螺距誤差。螺距偏差的中徑當(dāng)量螺距偏差的中徑當(dāng)量f fp p 當(dāng)外螺紋有累積誤差當(dāng)外螺紋有累積誤差P時，會造成理想內(nèi)螺紋在時，會造成理想內(nèi)螺紋在牙側(cè)部位發(fā)生干涉，則螺紋不能旋合。為保證旋合性，可牙側(cè)部位發(fā)生干涉，則螺紋不能旋合。為保證旋合性，可將外螺紋的中徑減小將外螺紋的中徑減小fp，或?qū)?nèi)螺紋增大一個數(shù)值，或?qū)?nèi)螺紋增大一個數(shù)值fp，這，這個個fp就是補(bǔ)償螺距偏差折算到中徑上的數(shù)值，稱為就是補(bǔ)償螺距偏差折算到中徑上的數(shù)值，稱為螺

10、距偏螺距偏差的中徑當(dāng)量差的中徑當(dāng)量。螺距偏差的中徑當(dāng)量螺距偏差的中徑當(dāng)量 當(dāng)當(dāng)=60時：時： fp=1.732|P| mm P為螺距累積誤差，之所以取絕對值，為螺距累積誤差，之所以取絕對值，是由于是由于P不論是正值或負(fù)值，影響旋合性的不論是正值或負(fù)值，影響旋合性的性質(zhì)不變，只是改變牙側(cè)干涉的位置。性質(zhì)不變，只是改變牙側(cè)干涉的位置。3 牙型半角偏差的影響牙型半角偏差的影響 螺紋的牙型角正確，牙型半角不一定正確螺紋的牙型角正確，牙型半角不一定正確，而牙型半角偏差直接影響螺紋的旋合性和牙側(cè)接而牙型半角偏差直接影響螺紋的旋合性和牙側(cè)接觸面積，因此，對其也應(yīng)加以限制。設(shè)內(nèi)螺紋具觸面積，因此，對其也應(yīng)加以

11、限制。設(shè)內(nèi)螺紋具有理想牙形，外螺紋的中徑和螺距與內(nèi)螺紋相同，有理想牙形，外螺紋的中徑和螺距與內(nèi)螺紋相同，僅有牙型半角偏差，陰影部分就是干涉部分。僅有牙型半角偏差，陰影部分就是干涉部分。內(nèi)外0202內(nèi)外外螺紋：外螺紋：外螺紋存在牙型半角偏差時，必須將外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，從而螺紋牙型沿垂直螺紋軸線的方向下移，從而使使外螺紋的中徑減小一個數(shù)值外螺紋的中徑減小一個數(shù)值f/2。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)螺紋存在牙型半角偏差時，必須將內(nèi)內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值螺紋中徑增大一個數(shù)值f/2，該值稱為牙型半該值稱為牙型半角偏差的中徑當(dāng)量。角

12、偏差的中徑當(dāng)量。螺紋作用中徑和螺紋中徑合格性的判斷原則螺紋作用中徑和螺紋中徑合格性的判斷原則 1螺紋中徑（綜合）公差螺紋中徑（綜合）公差 螺紋中徑公差綜合了螺紋中徑加工誤差，牙型半角螺紋中徑公差綜合了螺紋中徑加工誤差，牙型半角偏差的中徑補(bǔ)償值和螺距誤差的中徑補(bǔ)償值三項因素。對偏差的中徑補(bǔ)償值和螺距誤差的中徑補(bǔ)償值三項因素。對普通螺紋，不再給定螺距和牙型半角偏差的公差值，中徑普通螺紋，不再給定螺距和牙型半角偏差的公差值，中徑公差同時控制中徑、螺距及牙型角三項參數(shù)的偏差。公差同時控制中徑、螺距及牙型角三項參數(shù)的偏差。 2作用中徑（作用中徑（D2fe，d2fe） 作用中徑作用中徑在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，

13、正好包容實(shí)際輪廓在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，正好包容實(shí)際輪廓的一個理想螺紋的中徑。的一個理想螺紋的中徑。螺紋作用中徑和螺紋中徑合格性的判斷原則螺紋作用中徑和螺紋中徑合格性的判斷原則螺紋作用中徑與單一中徑螺紋作用中徑與單一中徑作用中徑可按下式計算：作用中徑可按下式計算： 外螺紋：外螺紋： d2fe= d2a+（fp+ fa） 內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋： D2fe= D2a-（fp+ fa）式中：式中： d2a 外螺紋的單一中徑（代替實(shí)際中徑）外螺紋的單一中徑（代替實(shí)際中徑） D2a內(nèi)螺紋的單一中徑（代替實(shí)際中徑）內(nèi)螺紋的單一中徑（代替實(shí)際中徑）泰勒原則泰勒原則 3中徑合格性的判斷原則中徑合格性的判斷原則泰勒原則泰

14、勒原則 泰勒原則泰勒原則實(shí)際螺紋作用中徑應(yīng)不超越最大實(shí)體實(shí)際螺紋作用中徑應(yīng)不超越最大實(shí)體中徑，實(shí)際螺紋的單一中徑不超越最小實(shí)體中徑。中徑，實(shí)際螺紋的單一中徑不超越最小實(shí)體中徑。 用公式表示為：用公式表示為： 對外螺紋：對外螺紋： d2fed2max d2ad2min 即即 外螺紋中徑最大極限尺寸控制作用中徑，外螺外螺紋中徑最大極限尺寸控制作用中徑，外螺紋中徑最小極限尺寸控制實(shí)際中徑紋中徑最小極限尺寸控制實(shí)際中徑 。 對內(nèi)螺紋：對內(nèi)螺紋： D2feD2min D2aD2max即即 內(nèi)螺紋中徑最小極限尺寸控制作用中徑，內(nèi)螺紋中徑最小極限尺寸控制作用中徑， 內(nèi)螺紋中徑最大極限尺寸控制實(shí)際中徑內(nèi)螺紋中

15、徑最大極限尺寸控制實(shí)際中徑10.3 普通螺紋公差普通螺紋公差 GBT 197-2003普通螺紋普通螺紋 公差公差只對中徑和頂徑規(guī)定了公差只對中徑和頂徑規(guī)定了公差，而對底徑，而對底徑(內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋大徑和外螺紋小徑大徑和外螺紋小徑)沒給公差，要求由加工的刀沒給公差，要求由加工的刀具控制。具控制。 在螺紋加工過程中，由于旋合長度的不同，在螺紋加工過程中，由于旋合長度的不同，加工難易程度也不同。通常短旋合長度容易加加工難易程度也不同。通常短旋合長度容易加工和裝配；長旋合長度加工較難保證精度，也工和裝配；長旋合長度加工較難保證精度，也難保證配合性質(zhì)，因此，螺紋公差精度由難保證配合性質(zhì)，因此，螺紋公差精度

16、由公差公差帶帶及及旋合長度旋合長度構(gòu)成。構(gòu)成。普通螺紋公差帶普通螺紋公差帶 普通螺紋公差帶是在通過螺紋軸線平面上沿普通螺紋公差帶是在通過螺紋軸線平面上沿基本牙型的牙側(cè)、牙頂和牙底分布的牙型公差帶，基本牙型的牙側(cè)、牙頂和牙底分布的牙型公差帶，由由公差公差(公差帶大小公差帶大小)和和基本偏差基本偏差(公差帶位置公差帶位置)兩兩個要素構(gòu)成，在垂直于螺紋軸線方向上計量其基個要素構(gòu)成，在垂直于螺紋軸線方向上計量其基本大、中、小徑的極限偏差和公差。本大、中、小徑的極限偏差和公差。 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：公差帶的代號為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：公差帶的代號為T；內(nèi)螺紋的上、；內(nèi)螺紋的上、下偏差代號為下偏差代號為ES，EI；外螺紋的上、

17、下偏差代；外螺紋的上、下偏差代號為號為es，ei。 1.普通螺紋的公差普通螺紋的公差 普通螺紋公差帶大小由公差值確定，而公普通螺紋公差帶大小由公差值確定，而公差值大小取決于公差等級和公稱直徑。內(nèi)、外螺差值大小取決于公差等級和公稱直徑。內(nèi)、外螺紋的中徑和頂徑的公差等級如表紋的中徑和頂徑的公差等級如表9-10所示，所示，3級公差值最小，精度最高；級公差值最小，精度最高；9級公差值最大，精級公差值最大，精度最低，其中度最低，其中6級為基本級。級為基本級。 2.普通螺紋的基本偏差普通螺紋的基本偏差 普通螺紋公差帶的位置由其基本偏差確定。基本偏普通螺紋公差帶的位置由其基本偏差確定?；酒顬楣顜蓸O限

18、偏差中靠近零線的那個極限偏差，它差為公差帶兩極限偏差中靠近零線的那個極限偏差，它確定了公差帶相對基本牙型的位置。確定了公差帶相對基本牙型的位置。 國標(biāo)規(guī)定，內(nèi)螺紋基本偏差是下偏差國標(biāo)規(guī)定，內(nèi)螺紋基本偏差是下偏差EI，有，有G、 H 兩種基本偏差，見下圖。兩種基本偏差，見下圖。 內(nèi)螺紋的公差帶位置內(nèi)螺紋的公差帶位置 外螺紋基本偏差是上偏差外螺紋基本偏差是上偏差es，規(guī)定有，規(guī)定有h、g、f和和e四種基本偏差，見下圖：四種基本偏差，見下圖：螺紋的旋合長度與公差精度等級螺紋的旋合長度與公差精度等級 國標(biāo)中對螺紋旋合長度規(guī)定了短旋合長度國標(biāo)中對螺紋旋合長度規(guī)定了短旋合長度(S)、中、中等旋合長度等旋合

19、長度(N)和長旋合長度和長旋合長度(L)三組。三組。 國標(biāo)按螺紋公差帶和旋合長度規(guī)定了三種公差精度國標(biāo)按螺紋公差帶和旋合長度規(guī)定了三種公差精度等級，從高到低分別為精密級、中等級和粗糙級。等級，從高到低分別為精密級、中等級和粗糙級。 精密級精密級：用于精密螺紋：用于精密螺紋 中等級中等級：廣泛用于一般的螺紋。：廣泛用于一般的螺紋。 粗糙級粗糙級：用于不重要的螺紋以及制造困難的螺紋：用于不重要的螺紋以及制造困難的螺紋 為了減少螺紋刀具和螺紋量規(guī)的規(guī)格和數(shù)量，必須為了減少螺紋刀具和螺紋量規(guī)的規(guī)格和數(shù)量，必須對螺紋公差等級和基本偏差組合的種類加以限制。國標(biāo)對螺紋公差等級和基本偏差組合的種類加以限制。國標(biāo)規(guī)定了普通螺紋的選用公差帶如表規(guī)定了普通螺紋的選用公差帶如表9-