第九章螺紋公差及檢測

1、學學 習習 指指 導導 本章學習目的本章學習目的是了解普通螺紋互換性的特點及是了解普通螺紋互換性的特點及其公差標準的應用。其公差標準的應用。 學習要求學習要求是了解普通螺紋主要幾何誤差對互換是了解普通螺紋主要幾何誤差對互換性的影響；建立螺紋作用中徑的概念；通過對螺性的影響；建立螺紋作用中徑的概念；通過對螺紋公差帶分布的分析掌握普通螺紋公差與配合的紋公差帶分布的分析掌握普通螺紋公差與配合的特點及螺紋精度的選擇；掌握普通螺紋的標注方特點及螺紋精度的選擇；掌握普通螺紋的標注方法。法。9.1 概述概述1螺紋的種類和使用要求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，占有很在機械制造

2、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)用途可分為三類重要的地位。根據(jù)用途可分為三類:緊固螺紋：緊固螺紋： 用于聯(lián)接和緊固零件。如公制普通螺紋等。主要要求是用于聯(lián)接和緊固零件。如公制普通螺紋等。主要要求是可旋合性可旋合性(便于裝配和拆換便于裝配和拆換)和和聯(lián)接的可靠性聯(lián)接的可靠性。傳動螺紋：傳動螺紋： 用于傳遞動力或精確的位移。如絲杠等。主要要求是用于傳遞動力或精確的位移。如絲杠等。主要要求是傳傳遞動力的可靠性，或傳動比的穩(wěn)定性遞動力的可靠性，或傳動比的穩(wěn)定性（準確性準確性）。緊密螺紋：緊密螺紋： 用于密封的螺紋聯(lián)接。主要要求是結合緊密，不漏水、用于密封的螺紋聯(lián)接。主要要求是結合

3、緊密，不漏水、不漏氣和不漏油。不漏氣和不漏油。1）基本牙型基本牙型： 確定螺紋設計的基礎。是在原始三角形確定螺紋設計的基礎。是在原始三角形(等邊等邊三角形三角形)的頂部截去的頂部截去H/8和底部截去和底部截去H/4所形成的內(nèi)、外螺紋共有所形成的內(nèi)、外螺紋共有的理論牙型。的理論牙型。2）螺距螺距P與導程與導程Ph： 螺距是相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。螺距是相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。 導程導程是同一條螺旋線的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向是同一條螺旋線的相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。距離。3）原始三角形高度原始三角形高度H： 原始三角形頂點到底邊的垂直距離。

4、原始三角形頂點到底邊的垂直距離。4）牙型高度牙型高度：P23H H85H82H83 5）大徑大徑(D,d)： 大徑是指與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂相重合的假想圓柱大徑是指與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂相重合的假想圓柱直徑。標準規(guī)定，普通直徑。標準規(guī)定，普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。尺寸。 內(nèi)螺紋的大徑內(nèi)螺紋的大徑D又稱又稱“底徑底徑”,外螺紋的大徑外螺紋的大徑d又稱又稱“頂頂徑徑”。6）小徑小徑(D1,d1)： 小徑是指與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙底相重合的假想圓柱小徑是指與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙底相重合的假想圓柱直徑。直徑。 內(nèi)螺紋的小徑內(nèi)螺紋的小徑D1又稱又稱“頂

5、徑頂徑”,外螺紋的小徑外螺紋的小徑d1又稱又稱“底底徑徑”。7）中徑中徑(D2,d2)： 中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過螺紋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牙型上溝槽和凸起寬度相等溝槽和凸起寬度相等的地方，稱為基本中徑。的地方，稱為基本中徑。8）單一中徑單一中徑(D2s,d2s)： 單一中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過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牙型上溝槽寬度等于螺距基本尺寸一半溝槽寬度等于螺距基本尺寸一半的地方。的地方。9）牙型角牙型角()和牙型半角和牙型半角(/2) 牙型角牙型角是指在螺紋牙型上是指在螺紋牙型上,兩相

6、鄰牙側間的夾角。對于兩相鄰牙側間的夾角。對于公制普通螺紋牙型角公制普通螺紋牙型角60 。 牙型半角是指在螺紋牙型上牙側與螺紋軸線的垂直線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間的夾角。普通螺紋的牙型半角為30。10）螺紋旋合長度螺紋旋合長度 螺紋旋合長度是指內(nèi)外螺紋旋合時螺旋面接觸部分的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。11）螺紋最大實體牙型螺紋最大實體牙型 由設計牙型和各直徑的基本偏差和公差所決定的最大由設計牙型和各直徑的基本偏差和公差所決定的最大實體狀態(tài)下的螺紋牙型。實體狀態(tài)下的螺紋牙型。 對于普通外螺紋是基本牙型的三個基

7、本直徑分別減去對于普通外螺紋是基本牙型的三個基本直徑分別減去基本偏差基本偏差(上偏差上偏差es)后所形成的牙型。后所形成的牙型。 對于普通內(nèi)螺紋是基本牙型的三個基本直徑分別加上對于普通內(nèi)螺紋是基本牙型的三個基本直徑分別加上基本偏差基本偏差(下偏差下偏差EI)后所形成的牙型。后所形成的牙型。12）螺紋最小實體牙型螺紋最小實體牙型 由設計牙型和各直徑的基本偏差和公差所決定的最由設計牙型和各直徑的基本偏差和公差所決定的最小實體狀態(tài)下的螺紋牙型。小實體狀態(tài)下的螺紋牙型。 對于普通外螺紋是在最大實體牙型的頂徑和中徑上對于普通外螺紋是在最大實體牙型的頂徑和中徑上分別減去頂徑公差和中徑公差后所形成的牙型。分

8、別減去頂徑公差和中徑公差后所形成的牙型。 對于普通內(nèi)螺紋是在最大實體牙型的頂徑和中徑上對于普通內(nèi)螺紋是在最大實體牙型的頂徑和中徑上分別加上頂徑公差和中徑公差后所形成的牙型。分別加上頂徑公差和中徑公差后所形成的牙型。9.2 螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響螺紋幾何參數(shù)偏差對互換性的影響 螺紋聯(lián)接要實現(xiàn)其互換性螺紋聯(lián)接要實現(xiàn)其互換性,必須保證良好的旋合性和必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。 參數(shù)在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生一定的加工參數(shù)在加工過程

9、中不可避免地會產(chǎn)生一定的加工誤差誤差,不僅會影響螺紋的旋合性、接觸高度、配合松緊、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)接的可靠性和互換性。還會影響聯(lián)接的可靠性和互換性。 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，才能保證旋合性。于內(nèi)螺紋的大徑和小徑，才能保證旋合性。 由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側面工作，如果由于螺紋旋合后主要是依靠螺牙側面工作，如果內(nèi)、外螺紋的牙側接觸不均勻，就會造成負荷分布不內(nèi)、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。均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)

10、接強度。 因此因此對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是中徑、螺距和對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。牙型半角。1螺距偏差的影響：螺距偏差的影響： 螺距偏差可分為螺距偏差可分為單個螺距偏差單個螺距偏差和和螺距累積偏差螺距累積偏差兩種。兩種。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是指單個螺距的實際值與其基本值之代數(shù)差，代數(shù)差，它與旋合長度無關。它與旋合長度無關。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)，任意兩同是指在規(guī)定的螺紋長度內(nèi)，任意兩同名牙側與中徑線交點間的實際軸向距離與其基本值的最名牙側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。

11、大差值，它與旋合長度有關。螺距累積偏差對互換性的螺距累積偏差對互換性的影響更為明顯。影響更為明顯。 假設內(nèi)螺紋具有基本牙型，僅與存在螺距偏差的外螺假設內(nèi)螺紋具有基本牙型，僅與存在螺距偏差的外螺紋結合。外螺紋紋結合。外螺紋N個螺距的累積誤差為個螺距的累積誤差為P(m)。內(nèi)、。內(nèi)、外螺紋牙側產(chǎn)生干涉而不能旋合。為防止干涉，為使具外螺紋牙側產(chǎn)生干涉而不能旋合。為防止干涉，為使具有有P的外螺紋旋入理想的內(nèi)螺紋的外螺紋旋入理想的內(nèi)螺紋,就就必須使外螺紋的中必須使外螺紋的中徑減小一個數(shù)值徑減小一個數(shù)值fp (m)。L理論=nPL實際=nP1Pfp/2螺距累積偏差對旋合性的影響示例（螺距累積偏差對旋合性的影

12、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（螺距累積偏差對旋合性的影響示例（2）：）：n 同理，假設外螺紋具有基本牙型，與僅存在螺距偏差同理，假設外螺紋具有基本牙型，與僅存在螺距偏差的內(nèi)螺紋與其結合。設在的內(nèi)螺紋與其結合。設在N個螺牙的旋合長度內(nèi)，內(nèi)螺紋個螺牙的旋合長度內(nèi)，內(nèi)螺紋存在存在P。為保證旋合性，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個。為保證旋合性，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值數(shù)值fp。n fp就是為補償螺距累積誤差而折算到中徑上的數(shù)值，稱就是為補償螺距累積誤差而折算到中徑上的數(shù)值，稱為為螺距誤差的中徑當量螺距誤差的中徑當量。兩種情況下的當量計算公式為：。兩種情況下的當量計算公

13、式為：PfP732. 12牙側角偏差的影響：牙側角偏差的影響： 牙側角偏差牙側角偏差是指牙側角的實際值與公稱值的代數(shù)差，是是指牙側角的實際值與公稱值的代數(shù)差，是螺紋牙側相對于螺紋軸線的位置誤差螺紋牙側相對于螺紋軸線的位置誤差。對螺紋的旋合性和。對螺紋的旋合性和聯(lián)接強度均有影響。聯(lián)接強度均有影響。外螺紋：外螺紋：外螺紋存在牙側角外螺紋存在牙側角偏差時，必須將外螺紋牙型偏差時，必須將外螺紋牙型沿垂直螺紋軸線的方向下移，沿垂直螺紋軸線的方向下移，從而使從而使外螺紋的中徑減小一外螺紋的中徑減小一個數(shù)值個數(shù)值f/2。 內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋存在牙側內(nèi)螺紋存在牙側角偏差時，必須將角偏差時，必須將內(nèi)螺紋中內(nèi)

14、螺紋中徑增大一個數(shù)值徑增大一個數(shù)值f/2。 f/2稱為稱為牙側角偏差的中徑牙側角偏差的中徑當量當量。 計算公式如下：計算公式如下： m2P291. 0fm2P44. 0f222 為正時，為正時，當當為負時，為負時，當當2 式中：式中：P為基本螺距，單位為為基本螺距，單位為mm； 單位為分。單位為分。2 2/ps2m2ffdd 2/ps2m2ffDD max2MMS2m2ddd min2LMS2s2ddd min2MMS2m2DDD max2LMS2s2DDD d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min內(nèi)螺紋內(nèi)螺紋外外螺螺紋紋螺紋中

15、徑合格性判斷示例：螺紋中徑合格性判斷示例：1.螺紋公差帶：螺紋公差帶： 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表。其中差等級見表。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。標準規(guī)定內(nèi)螺紋的下偏差（離由基本偏差決定。標準規(guī)定內(nèi)螺紋的下偏差（EI）和外）和外螺紋的上偏差（螺紋的上偏差（e

16、s）為基本偏差。）為基本偏差。對內(nèi)螺紋規(guī)定代號為對內(nèi)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；對外螺紋規(guī)定代號為對外螺紋規(guī)定代號為e、f、g、h四四種基本偏差種基本偏差。內(nèi)螺紋公差帶位置內(nèi)螺紋公差帶位置外螺紋公差帶位置外螺紋公差帶位置2、螺紋公差等級與旋合長度：、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。旋合長度愈長，螺距的累積誤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)

17、定不同大小的公差帶，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。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，國標中規(guī)定了不同直徑和螺距所對應的旋合長度，分為分為短（短（S）、中（）、中（N）、長（）、長（L）三種旋合長度）三種旋合長度。 國標按螺紋公差等級和旋合長度規(guī)定了三種類型的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，分別是公差帶，分別是精密級、中等級和粗糙級精密級、中等級和粗糙級，代表著不，代表著不同的加工難度。同的加工難度。n完整的螺紋標記由螺紋代號、螺紋公差帶代號、螺紋旋合長完整的螺紋標記

18、由螺紋代號、螺紋公差帶代號、螺紋旋合長度代號和螺紋旋向代號組成，中間用短橫線度代號和螺紋旋向代號組成，中間用短橫線“”隔開。隔開。n螺紋代號螺紋代號：粗牙普通螺紋用：粗牙普通螺紋用“M”及公稱直徑表示，細牙普及公稱直徑表示，細牙普通螺紋還應加注螺距，用通螺紋還應加注螺距，用“”連接。連接。n螺紋公差帶代號螺紋公差帶代號：包括中徑公差帶和頂徑公差帶代號。若兩：包括中徑公差帶和頂徑公差帶代號。若兩者代號相同，只標注一個代號；若兩者代號不同，前者為中者代號相同，只標注一個代號；若兩者代號不同，前者為中徑公差帶代號，后者為頂徑公差帶代號。徑公差帶代號，后者為頂徑公差帶代號。 n旋合長度代號旋合長度代號

19、：可標注旋合長度代號（：可標注旋合長度代號（S、N、L），也可直），也可直接標注旋合長度數(shù)值。當采用中等旋合長度時，接標注旋合長度數(shù)值。當采用中等旋合長度時，“N”省略不省略不標。標。n旋向代號旋向代號：左旋標注：左旋標注LH，右旋省略。，右旋省略。n舉例：舉例： 外螺紋：外螺紋：M205g6gS 內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋：M201.56H LH 內(nèi)外螺紋配合時：內(nèi)外螺紋配合時：M2026H/5g6gS4、普通螺紋的標記：、普通螺紋的標記：例：例：有一有一M243 5h的螺栓，公稱中徑的螺栓，公稱中徑d2=22.051mm, 測得其測得其實際中徑實際中徑d2實際實際=21.95mm,螺距累積誤差螺距累積

20、誤差P=-50um, 左、右牙側左、右牙側角誤差分別為角誤差分別為/2=60，/2 =+80，試判斷此螺栓的中徑是，試判斷此螺栓的中徑是否合格？否合格？解：解：由表由表94知知 Td2=160um 基本偏差基本偏差es=0 d2max=22.051 d2min =21.891 fp=1.732 P=86.6 um =69.84 um d2作用作用d2實際實際+（fp + d2作用作用d2max 不合格不合格 d2實際實際 d2min 合格合格 此螺栓不合格此螺栓不合格2 9.4 螺紋檢測螺紋檢測:螺紋檢測分為螺紋檢測分為綜合檢驗綜合檢驗和和單項測量單項測量。 綜合檢驗綜合檢驗 （一般用于尺寸不大的螺