第七章 普通螺紋的公差與配合

第七章普通螺紋的公差與配合授課課題：普通螺紋的公差與配合目的要求：1.了解螺紋聯(lián)接的種類及特點(diǎn)；掌握螺紋聯(lián)接的公差與配合的特點(diǎn)；掌握螺紋聯(lián)接的標(biāo)注。重點(diǎn)：螺紋聯(lián)接的公差與配合，螺紋聯(lián)接的標(biāo)注難點(diǎn)：螺紋聯(lián)接的公差與配合一、概述(圓柱)螺紋的種類和使用要求普通螺紋：主要要求是可旋合性，聯(lián)結(jié)的可靠性；傳動螺紋：主要要求是傳遞位移的準(zhǔn)確性和傳遞動力的可靠性；緊密螺紋：主要要求是結(jié)合的緊密性，不漏水，不漏油，不漏氣。普通螺紋的基本牙型及主要幾何參數(shù)基本牙型：基本牙型的理想狀態(tài)是在高為H的等邊三角形(原始三角形)上截去其頂部和底部而形成的。主要幾何參數(shù)大徑(D、d)：與外螺紋的牙頂或內(nèi)螺紋的牙底相重合的假想圓柱的直徑。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的大徑基本尺寸相等，即D=d。內(nèi)螺紋的大徑D又稱“底徑”，外螺紋的大徑d又稱“頂徑”。國標(biāo)規(guī)定普通螺紋的大徑為螺紋的公稱直徑。小徑(D「d1):與外螺紋的牙底或內(nèi)螺紋的牙頂相重合的假想圓柱的直徑。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的小徑基本尺寸相等，即。尸有。內(nèi)螺紋的小徑D1又稱頂徑；外螺紋的小徑d1又稱底徑。中徑(d2、d2)：一假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過螺紋牙型上的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。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋中徑的基本尺寸相等，即D2=d2

圖7-1普通螺紋基本牙型圖7-2螺紋的單一中徑單一中徑（D2s、d2s）：一假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過螺紋牙型上的溝槽寬度等于二分之一基本螺距的地方。用以表示螺紋中徑的實(shí)際尺寸。螺距P：相鄰兩牙中徑線上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程L：同一螺旋線上相鄰兩牙中徑線上對應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。單線螺紋，L=P，多線螺紋，L=nPn一螺紋線數(shù)牙型角a（60°）：相鄰兩牙側(cè)面的夾角。牙型半角a/2（30°）：牙側(cè)與螺紋軸線的垂直線間的夾角。旋合長度：沿螺紋軸線方向相互旋合部分的長度。二、螺紋幾何參數(shù)誤差對互換性的影響螺紋聯(lián)接要實(shí)現(xiàn)其互換性，必須保證良好的旋合性和一定的聯(lián)接強(qiáng)度。影響螺紋互換性的主要幾何參數(shù)有五個: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。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)荷分布不均，勢必降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強(qiáng)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。螺距誤差的影響螺距誤差：分為單個螺距誤差（八P）和螺距累積誤差（八PE）P：指實(shí)際螺距（Pa）與基本螺距（P）的差，△P=Pa—PPE：指在規(guī)定長度內(nèi)，任意兩同名牙側(cè)與中徑線交點(diǎn)間的實(shí)際軸向距離與其基本值的最大差值。對互換性的影響明顯。（△PE）的影響與旋合長度（L）有關(guān)。假設(shè)內(nèi)螺紋理想，外螺紋僅螺距有誤差：若外螺紋的螺距比內(nèi)螺紋的大心P>0)，則內(nèi)、外螺紋在螺牙的右側(cè)干涉；反之，則在螺牙的左側(cè)干涉。干涉量可用旋合長度上的n個螺牙的累積誤差△P.表示。顯然，具有理想牙型的內(nèi)螺紋與具有螺距誤差的外螺紋將發(fā)生干涉而無法旋合，實(shí)際生產(chǎn)中，為保證旋合性，把外螺紋的中徑減去一數(shù)值fp,此fp值稱為中徑補(bǔ)償值。fp=1.732|AP￡I若內(nèi)螺紋具有螺距誤差，為保證旋合性，應(yīng)把內(nèi)螺紋的中徑加上一數(shù)值fp。牙型半角誤差的影響牙型半角誤差：指實(shí)際牙型半角與基本牙型半角之差。是螺紋牙側(cè)相對于螺紋軸線的位置誤差，即△(a/2)=aa/2—a/2。圖7-3牙型半角誤差的影響假設(shè)內(nèi)螺紋理想，外螺紋小于內(nèi)螺細(xì)(a/2)〈0,則內(nèi)外螺紋在中徑以上部位干涉;若乙(a/2)>0，則在中徑以下部位干涉。同樣，可將牙型半角誤差轉(zhuǎn)變成中徑當(dāng)量fa/2,為保證旋合性，把具有牙型半角誤差的外螺紋的中徑減去一數(shù)值fa/2,把具有牙型半角誤差的內(nèi)螺紋的中徑加上一數(shù)值fa/2。r0.44P|Aa/2I(Aa/2<0即外螺紋a/2小于內(nèi)螺紋的a/2〉fa/2=〈0.291P|Aa/2|(Aa/2>0即外螺紋a/2大于內(nèi)螺紋的a/2)S.36P(|Aa/2|左+|Aa/2|右)/2(Aa/2<>同時存在)3.中徑誤差(△D2、d2)的影響中徑誤差：指實(shí)際中徑與基本中徑的差：△D(d)=D(d)—D(d)222s2s22影響：D2s過小，d2s過大，影響旋合性；D2s過大，d2s過小，影響連接強(qiáng)度。內(nèi)、外螺紋相互作用集中在牙型側(cè)面，內(nèi)、外螺紋中徑的差異直接影響著牙型側(cè)面的接觸狀態(tài)。所以，中徑是決定螺紋配合性質(zhì)的主要參數(shù)。作用中徑的概念：定義：在旋合長度內(nèi)實(shí)際起作用的中徑。即在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，恰好包容實(shí)際外（內(nèi)）螺紋的一個理想內(nèi)（外）螺紋的中徑為外（內(nèi)）螺紋作用中徑d2m（D2m）.表示:對于外螺紋，當(dāng)有了螺距誤差、牙型半角誤差，就只能和一個中徑增大了的內(nèi)螺紋旋合，其效果相當(dāng)于外螺紋實(shí)際起作用的中徑增大了，這個增大了的假想中徑稱為作用中徑，其值為:d2作用=d2實(shí)際+fp+二/2對于內(nèi)螺紋，當(dāng)有了螺距誤差、牙型半角誤差，就只能和一個中徑減小了的外螺紋旋合，其效果相當(dāng)于內(nèi)螺紋的中徑減小了，這個減小了的假想中徑稱為作用中徑，其值為:D2作用=D2實(shí)際—（fp+fa/2）2）中徑公差對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。由于螺距誤差和牙型半角誤差對螺紋互換性的影響均可以折算成中徑當(dāng)量，并與中徑尺寸誤差形成作用中徑?？紤]到作用中徑的存在，可以不單獨(dú)規(guī)定螺距公差和牙型半角公差，而僅規(guī)定一項(xiàng)中徑公差，用以控制中徑本身的尺寸誤差、螺距誤差和牙型半角誤差的綜合影響。3）螺紋中徑合格性判定原則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)。判斷原則:實(shí)際螺紋的作用中徑不允許超出最大實(shí)體牙型的中徑;任何部位的單一中徑不允許超出最小實(shí)體牙型的中徑。對于外螺紋：d2作用wd2max（保證旋入）；d2單一md2min（保證連接強(qiáng)度）對于內(nèi)螺紋：D2作用3D2min（保證旋入），D2單一WD2max（保證連接強(qiáng)度）。對于普通螺紋：未單獨(dú)規(guī)定螺距及牙型半角公差，只規(guī)定了中徑公差。中徑公差用來限制實(shí)際中徑、螺距及牙型半角三個要素的誤差。實(shí)際頂徑和底徑的控制由于實(shí)際螺紋底徑誤差對螺紋使用性能的影響相對較小，所以只需以頂徑公差帶td1（D、d.）、t（d、d.）控制實(shí)際頂徑d、d。ImaxImindmaxminlaadminT《ma*底徑屬限制性尺寸，不規(guī)定具體公差值.只規(guī)定牙底實(shí)際輪廓的任何點(diǎn)不得超過按基本誤差所確定的最大實(shí)體牙型.三、普通螺紋的精度設(shè)計(jì)1、螺紋公差帶公差帶的特點(diǎn)：沿基本牙型分布；位置和大小在垂直于螺紋軸線方向計(jì)值。圖7-4普通螺紋的公差帶布置1）螺紋的公差等級（公差帶的大?。〨B/T197-1981規(guī)定了中徑、頂徑公差等級。內(nèi)螺紋中徑(D2)4、5、6、7、8小徑（頂徑）（D1）外螺紋中徑（d2）3、4、5、6、7、8、9大徑（頂徑）（d）4、6、82）螺紋公差帶的位置（基本偏差）（1）螺紋的基本牙型是計(jì)算螺紋偏差的基準(zhǔn)，基本牙型為零線；（2）對于外螺紋，基本偏差是上偏差（es）；對于內(nèi)螺紋，基本偏差是下偏差（EI）；（3）在普通螺紋標(biāo)準(zhǔn)中，對內(nèi)螺紋規(guī)定了代號為G、H兩種基本偏差，對外螺紋規(guī)定了代號為e、f、g、h四種基本偏差。（4）其中H、h的基本偏差為零，G基本偏差為正值，e、f、g的基本偏差為負(fù)值。螺紋的精度設(shè)計(jì)1）結(jié)合精度的確定配合精度包括：公差等級（精密、中等、粗糙級）和旋合長度（S、N、L）。螺紋配合精度不僅與螺紋公差等級有關(guān)，還與螺紋的旋合長度有關(guān)。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(shè)計(jì)中必須考慮的因素。國標(biāo)中規(guī)定了不同公稱直徑和螺距所對應(yīng)的旋合長度：短（S）、中（N）、長（L）三種旋合長度（表10-9）。國標(biāo)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（表10-8）.代表著不同的加工難度。對于不同旋合組的螺紋，應(yīng)采用不同的公差等級，以保證配合精度和加工難易程度相當(dāng)。-精密級——用于精密聯(lián)結(jié)螺紋。-中等級——用于一般用途聯(lián)結(jié)。-粗糙級——用于要求不高及制造困難的螺紋。2）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。3）公差帶的確定是螺紋公差等級和基本偏差的組合。多用6H、6g.表示方法是公差等級后加上基本誤差代號。如外螺紋：6f；內(nèi)螺紋：6H。與普通尺寸公差帶代號相反。4）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。為保證連接強(qiáng)度、接觸高度、裝拆方便，國標(biāo)推薦優(yōu)先采用H/g、H/h、G/h配合。對大批量生產(chǎn)的螺紋，為裝拆方便，應(yīng)選用H/g、G/h配合。對單件小批量生產(chǎn)的螺紋，可用H/h配合，以適應(yīng)手工擰緊和裝配速度不高等使用特性。對高溫下工作的螺紋，為防止氧化皮等卡死，用間隙配合：H/g（450。以下）、H/e（450。以上）對需鍍涂的外螺紋，當(dāng)鍍層厚為10pm、20pm、30pm時,用g、f、e與H配合。當(dāng)均需電鍍時，用G/e、G/f配合。5）表面粗糙度的確定國標(biāo)有普通螺紋的表面粗糙度推薦值。牙面表面粗糙度影響螺紋耐磨性、配合性質(zhì)的穩(wěn)定性、抗疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕性等。牙面表面粗糙度由Ra控制.

螺紋牙側(cè)表面粗糙度Ra值符合標(biāo)準(zhǔn):中徑公差等級4、56、78、9螺栓、螺釘、螺母1.63.23.2-6.3軸及套筒上的螺紋0.8-1.61.63.2四、標(biāo)注1.普通螺紋的標(biāo)記：由螺紋代號（含螺紋公稱直徑、螺距、）；螺紋公差帶代號（按中徑、頂徑順序）；螺紋旋合長度組成，中間用“——”隔開。即：“螺紋代號一螺紋公差帶代號一螺紋旋合長度代號”。舉例：外螺紋：M20—5g6g—S內(nèi)螺紋：M20X1.5LH—6H2.標(biāo)注示例（1）在零件圖上：應(yīng)標(biāo)注單個螺紋的標(biāo)記，如Ml。~5g6g-S,M20-2LH-6H-40圖例：M10LH-4H5HM10LH-4H5H（2）在裝配圖上：應(yīng)標(biāo)注螺紋的配合公差。如M20X2—6H/5g6g—S。例題1：說明M40X7（14/2）LH—5g6g—s的含義普通外螺紋，公稱尺寸40mm，螺距7mm,導(dǎo)程14mm，線數(shù)2,左旋，中徑公差帶代號5g,頂徑公差帶代號6g.例題2有一螺栓M24X2—6h，測得其單一中徑d皆25.6mm，螺距誤差A(yù)P=+35pm，2S牙型半角誤差^a/2（左）=-30z，Aa/2（右）=+65，，試判斷其合格性。解：1）查表10-10得：中徑基本尺寸d2=22.701mm，查表10-7得中徑上誤差es=0查表10-6得：中徑公差Td2=170pm，經(jīng)計(jì)算可得外螺紋中徑極限尺寸d2max=22.701mm,d2min=22.531mm,2）計(jì)算螺距累積誤差和牙型半角誤差的中徑當(dāng)量及作用中徑為fp=1.732X35