螺纹结合的公差与配合

第8章螺纹结合的公差与配合第8章螺纹结合的公差配合8.1螺纹及几何参数特性8.2普通螺纹的公差与配合8.3普通螺纹的检测思考题与练习第8章螺纹结合的公差与配合8.1螺纹及几何参数特性8.1.1普通螺纹的基本牙型及几何参数按不同用途分为连接螺纹和传动螺纹。（1）连接螺纹。也叫紧固螺纹，其基本牙型是三角形。用于连接或紧固零件，如普通螺纹和管螺纹等。对普通螺纹连接的要求是可旋入性和连接的可靠性等。可旋入性指同规格的内、外螺纹件在装配时，不经挑选就能在给定的轴向长度内全部旋合。连接可靠性指用于连接和紧固时，应具有足够的连接强度和紧固性，确保机器或装置的使用性能。第8章螺纹结合的公差与配合（2）传动螺纹：用于传递动力或运动，其基本牙型主要有梯形、矩形，如丝杠螺杆等。对传动螺纹要求传动准确、可靠，螺牙接触性能好、耐磨性好等。1．普通螺纹的基本牙型普通螺纹的基本牙型是指GB/T14791—93《螺纹术语》中所规定的具有螺纹基本尺寸的牙型，如图8-1所示，基本牙型定义在螺纹的轴剖面上。基本牙型是指按规定将原始三角形削去一部分后获得的牙型。内、外螺纹的大径、中径、小径的基本尺寸都定义在基本牙型上。第8章螺纹结合的公差与配合图8-1普通螺纹基本牙型第8章螺纹结合的公差与配合2．普通螺纹的几何参数（1）原始三角形高度H。（2）大径D或d。它是与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。国家标准规定米制普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径。（3）小径D1或d1。是与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。（4）中径D2或d2。为一假想圆柱体直径，其母线在处，在此母线上牙体与牙槽宽度相等。第8章螺纹结合的公差与配合（5）单一中径。指螺纹的牙槽宽度等于基本螺距一半处所在的假想圆柱的直径。当无螺距偏差时，单一中径与中径一致。单一中径在实际螺纹上可以测得，它代表螺纹中径的实际尺寸。（6）螺距P。相邻两牙在中径母线上对应两点间的轴向距离。（7）牙型角α。在螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角，对于米制普通螺纹α=60°。（8）牙型半角。牙型角的一半，米制普通螺纹=30°。（9）牙型高度h。指螺纹牙顶与牙底间的垂直距离，h＝H。第8章螺纹结合的公差与配合（10）螺纹旋合长度L。指两相配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度，如图8-2所示。图8-2螺纹旋合长度第8章螺纹结合的公差与配合8.1.2螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响影响螺纹互换性的主要因素有螺距误差、牙型半角误差、中径误差等。1．螺距误差螺距误差包括局部误差和累积误差，后者与旋合长度有关，是主要影响因素。当内、外螺纹旋合时，由于螺距有误差，造成在旋合长度上产生螺距累积误差△P∑，使两者旋合时发生干涉。现以图8-3所示说明螺距累积误差对互换性的影响。第8章螺纹结合的公差与配合图8-3螺距误差对互换性的影响第8章螺纹结合的公差与配合为了便于分析，假定内螺纹具有理想牙型（基本牙型、中径、牙型半角和螺距均无误差），图中用粗实线表示。外螺纹的中径和牙型半角与理想的内螺纹相同，但存在螺距误差，图中用虚线表示。假定在几个螺距长度上有螺距累积误差时，会造成内螺纹与外螺纹的轮廓发生干涉而无法旋合。在实际生产中，为了使有螺距误差的外螺纹可旋入理想的内螺纹中，一般把外螺纹中径减小一个fp数值，使其轮廓如图中细实线所示，保证其能自由旋入内螺纹。此螺距误差相当于使外螺纹中径增大一个fp值，此fp叫做螺距误差的中径补偿值，也称螺距误差的中径当量。在△abc中，fp=∣P∑∣ctgα/2，由于普通螺纹的α=60°，因而可得fp=1.732∣P∑∣。同理，当内螺纹有螺距误差时，此螺距误差相当于使内螺纹中径减小一个fp值。第8章螺纹结合的公差与配合2．牙型半角误差如果牙型半角有误差，内、外螺纹在旋合时将发生干涉，现以图8-4所示说明牙型半角误差对螺纹互换性的影响。假设内、外螺纹的中径和螺距均无误差，内螺纹左、右半角均无误差，而外螺纹的左半角误差＜0，右半角误差＞0。由图8-4所示可知，由于外螺纹存在半角误差，当它与具有理想牙型的内螺纹旋合时，将发生干涉（用阴影示出）。为了让一个有半角误差的外螺纹能旋入内螺纹中，须将外螺纹的中径减小一个量，该量称为半角误差的中径当量。这样,阴影所示的干涉区就会消失,从而保证了螺纹的可旋合性。由图中的几何关系,可以推导出在一定的半角误差情况下,外螺纹牙型半角误差的中径当量的计算公式(推导过程略)为12()()20.073[|Δ|Δ]22fPKK左右||()2左()2右2f2f。第8章螺纹结合的公差与配合图8-4半角误差对螺纹可旋合性的影响第8章螺纹结合的公差与配合当假设外螺纹具有理想牙型，而内螺纹存在半角误差时，就需要将内螺纹的中径加大一个，所以上式对内螺纹同样适用。关于K1、K2的取值见表8-1。第8章螺纹结合的公差与配合根据前面的分析，当外螺纹有了螺距误差及牙型半角误差时，只能与一个中径较大的内螺纹旋合，其效果相当于外螺纹的中径增大了。这个增大的假想中径叫作外螺纹的作用中径D2m，它等于外螺纹的实际中径D2a与螺距误差fp及牙型半角误差的中径补偿值之和，即D2m=D2a+（fp+）。同样，当内螺纹有了螺距误差及牙型半角误差时，只能与一个中径较小的外螺纹旋合，其效果相当于内螺纹的中径减小了。这个减小的假想中径叫作内螺纹的作用中径D2m，它等于内螺纹的实际中径D2a与螺距误差fp及牙型半角误差的中径补偿值之差，即D2m=D2a－（fp+）。2f2f2f2f第8章螺纹结合的公差与配合对于普通螺纹，没有单独规定螺距及牙型半角的公差，只规定了一个中径公差（TD2、Td2）。中径公差是衡量螺纹互换性的主要指标。判断螺纹中径合格性应遵循泰勒原则，即实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径，而实际螺纹上任何部位的单一中径不能超出最小实体牙型的中径。对于外螺纹：作用中径不大于中径最大极限尺寸，单一中径不小于中径最小极限尺寸，即对于内螺纹：作用中径不小于中径最小极限尺寸，单一中径不大于中径最大极限尺寸，即2m2max2min2,dddd单一≤≥2m2min2max2,DDDD单一≥≤第8章螺纹结合的公差与配合8.2普通螺纹的公差与配合8.2.1普通螺纹的公差等级普通螺纹的公差等级见表8-2。内螺纹的小径、中径，外螺纹的大径、中径可分别选不同的公差等级，一般以6级为基本级。表8-3给出普通螺纹的公称直径和螺距。第8章螺纹结合的公差与配合续表第8章螺纹结合的公差与配合表8-4给出普通螺纹公称尺寸。内、外螺纹的公差值可根据螺距及公差等级分别査表8-5～表8-7(见P237～P238)。第8章螺纹结合的公差与配合8.2.2普通螺纹的基本偏差—公差带位置螺纹公差带以基本牙型轮廓为零线，沿着牙侧、牙顶和牙底分布，并在垂直于方向上计量大径、中径的偏差和公差。公差带由螺纹公差等级和基本偏差决定，如图8-5所示。图8-5螺纹公差带第8章螺纹结合的公差与配合GB/T197—2003规定外螺纹的上偏差es和内螺纹的下偏差EI为基本偏差。内螺纹的中径、小径规定采用G、H两种基本偏差，如图8-6（a）、图8-6（b）所示。TD1—内螺纹小径公差TD2—内螺纹中径公差图8-6内、外螺纹公差带位置第8章螺纹结合的公差与配合Td—外螺纹大径公差Td2—外螺纹中径公差图8-6内、外螺纹公差带位置外螺纹的中径、大径规定采用e、f、g、h四种基本偏差，如图8-6（c）、图8-6（d）所示。第8章螺纹结合的公差与配合内、外螺纹基本偏差值见表8-8。第8章螺纹结合的公差与配合8.2.3普通螺纹的旋合长度和配合精度1．普通螺纹的旋合长度螺纹的配合精度不仅与制造精度有关，而且与旋合长度有关。螺纹的旋合长度可分为短旋合长度S、中等旋合长度N和长旋合长度L3种。其特点如图8-7所示。图8-7螺纹旋合长度第8章螺纹结合的公差与配合旋合长度按表8-9选取，一般情况下选用中等旋合长度。第8章螺纹结合的公差与配合2．普通螺纹的配合精度根据使用场合，螺纹的配合精度可分为精密级、中等级和粗糙级3种等级。它们的使用范围如下。精密级：用于精密螺纹及要求配合性质变动较小的连接。中等级：用于一般螺纹连接。粗糙级：用于要求不高或制造比较困难的螺纹，如盲孔螺纹等。内、外螺纹可组成H/h、H/g和G/h等配合。H/h配合最小间隙为零，通常均采用此种配合。H/g和G/h的配合具有保证间隙，常用于要求装拆方便、高温下工作及须镀较薄保护层的场合。对须镀较厚保护层的螺纹还可选用H/f、H/e等配合。第8章螺纹结合的公差与配合8.2.4普通螺纹标注完整的螺纹标注有螺纹特征代号、尺寸代号、公差带代号及其他必要的说明信息，如图8-8所示。图8-8螺纹标注说明第8章螺纹结合的公差与配合1．普通螺纹特征代号普通螺纹特征代号用M表示。单线螺纹的尺寸代号为“公称直径×螺距”，公称直径和螺距数值的单位为mm。对粗牙普通螺纹省略“螺距”项。例如，公称直径为10mm，螺距为1mm的单线细牙螺纹，标记为M10×1。公称直径为10mm，螺距为1.25mm的单线粗牙螺纹，标记为M10。多线螺纹的尺寸代号为“公称直径×Ph（导程）P（螺距）”，公称直径、导程和螺距数值的单位为mm。如果要进一步表明螺纹线数，在后面增加括号说明。例如，公称直径为25mm、螺距为1.5mm、导程为3mm的双线螺纹，标记为M18×1Ph3P1.5。第8章螺纹结合的公差与配合2．公差带代号（1）公差带代号包含中径公差带代号和顶径公差带代号，中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。各直径的公差带代号由表示公差等级的数值和表示公差带位置的字母（内螺纹用大写字母，外螺纹用小写字母）组成。如果中径公差带代号和顶径公差带代号相同，则只标注一个公差带代号。螺纹尺寸代号与公差带间用“—”分开。例如，中径公差带为5g、顶径公差带为6g的外螺纹，标记为M18×1—5g6g。中径公差带和顶径公差带为6g的粗牙外螺纹，标记为M18—6g。中径公差带为5H、顶径公差带为6H的内螺纹，标记为M18×1—5H6H。中径公差带和顶径公差带为6H的粗牙内螺纹，标记为M18—6H。第8章螺纹结合的公差与配合（2）在下列情况下，中等公差精度螺纹不标注其公差带代号。内螺纹5H公称直径≤1.4mm时，6H公称直径≥1.6mm时；外螺纹6h公称直径≤1.4mm时，6g公称直径≥1.6mm时。例如，中径公差带和顶径公差带为6g、中等公差精度的粗牙外螺纹标记为M1.0。中径公差带和顶径公差带为6H、中等公差精度的粗牙内螺纹标记为M1.0。第8章螺纹结合的公差与配合3．装配图样标注装配图样上表示内、外螺纹配合时，内螺纹公差带代号在前，外螺纹公差带代号在后，中间用斜线分开。例如，公称直径为16mm、螺距为2mm、公差带为6H的内螺纹与公差带为5g6g的外螺纹组成配合，标注为M16×26H/5g6g。公称直径为8mm、粗牙、公差带为6H的内螺纹与公差带为6g的外螺纹组成配合（中等公差精度等级），标注为M8。4．螺纹的旋合长度和旋向的标注对短旋合长度组和长旋合长度组的螺纹,在公差带代号后分别标注S和L代号。旋合长度代号与公差带间用“—”号分隔。中等旋合长度组的螺纹不标注旋合长度代号N。例如，公称直径为22mm,短旋合长度的内螺纹的标注为M22×2—5H—S。公称直径为8mm、长旋合长度的内、外螺纹的标注为M8—7H/7g6g—L。公称直径为6mm、中等旋合长度的外螺纹（中等精度的6g公差带，粗牙）的标注为M6。第8章螺纹结合的公差与配合5．旋合长度代号标注左旋螺纹应在旋合长度代号之后标注LH。旋合长度代号与旋向代号用“—”号分隔。右旋螺纹不标注旋向。例如，左旋螺纹M8×1—LH（公差带代号和旋合长度代号被省略）。M6×0.75—5h6h—S—LH。M14×Ph6P2—7H—L—LH。右旋螺纹M18（螺距、公差带代号、旋合长度代号和旋向代号被省略）。在图样上标注螺纹应标在螺纹的大径尺寸线上。第8章螺纹结合的公差与配合思考题与习题8-1．填空题：（1）