第九章-螺纹结合的互换性

1第九章螺纹结合的互换性29.1概述一、螺纹用途及分类（表9-1）1、紧固螺纹——其基本牙型是三角形用途：紧固或连接零件，以防止其相对转动。如公制普通螺纹。要求：可旋合性和连接的可靠性，小间隙配合。32、传动螺纹——其基本牙型有梯形、矩形、锯齿形用途：传递动力或精确位移。如丝杆、测微螺纹。要求：传递动力的可靠性、传动比的正确性和稳定性，传动灵活，有一定的强度和最小间隙。3、紧密螺纹—管螺纹，其基本牙型是三角形用途：密封连接，用于中、小尺寸的管路连接。要求：结合紧密，不漏油、不漏水、不漏气，要有一定的过盈。4能自锁，用于联接效率高，用于传动，无标准用于传动，应用普遍单向大力传动（螺旋千斤顶）适于管路联接高温高压系统的管件联接5二、螺纹标准化及国家标准概况螺纹联结的三点共同的性能：1、内外螺纹的可旋合性；2、足够的联结强度；3、标准化、系列化。∴应当对螺纹的牙型、尺寸和公差标准化。6表9-2主要螺纹国家标准（P181）表9-3常用螺纹标记及解释（P182）7三、螺纹的通用术语1、普通螺纹的基本牙型—经过螺纹轴线的剖面上的螺纹轮廓形状。它是在原始三角形中削去顶部（H/8）和底部（H/4）所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。82、大径d或D—与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面直径。即外螺纹顶径、内螺纹底径。公制普通螺纹的大径的基本尺寸为公称直径。93、小径d1或D1—与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面直径。即外螺纹底径、内螺纹顶径。104、中径d2或D2—通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方的假想圆柱面的直径。注意：在同一螺纹配合中，内、外螺纹的中径、大径和小径的基本尺寸对应相同。115、单一中径（D2S或d2S）—通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方的假想圆柱面的直径。(即实际中径)126、作用中径（D2m或d2m）(图9-2)—在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。该假想螺纹具有理想的螺距、半角及牙型高度，并在牙顶处和牙底处留有间隙，以保证包容时不与实际螺纹的大小径发生干涉。螺纹作用中径是实际中径与螺距误差、牙型半角误差的中径补偿值所综合形成的尺寸。这个尺寸是旋合时真正其作用的尺寸。)(22psmffDD)(22psmffdd13外螺纹：d2(作用)=d2(实际)+(fP+fα)内螺纹：D2(作用)=D2(实际)－(fP+fα)fp为螺距误差中径当量fα牙侧角中径当量147、螺距P—螺纹相邻两牙在中径线上对应两点之间的距离。158、导程L—同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点之间的距离。一般:n≤4双线螺纹单线螺纹PLL=2PPLPL=Pn线螺纹:L=nP169、牙型角α和牙侧角α/2图9-4—螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角称牙型角。公制普通螺纹，牙型角α=60°。牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，称牙侧角。α/2=30°。α/2αα/21710、螺纹旋合长度—相配合螺纹，沿轴线方向相互旋合部分的长度。1811、螺纹精度—螺纹公差带和旋合长度共同组成的衡量螺纹质量的综合指标。12、螺距偏差、牙侧角偏差：—实际值与标准值之差。1913、螺距累积误差—在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点的实际轴向距离与基本值之差的绝对值20L理论=nPL实际=nP1ΔPΣfp/2螺距累积偏差对旋合性的影响示例（1）：标准内螺纹外螺纹在实际生产中，为了使有螺距累积误差ΔPΣ的外螺纹能旋入标准的内螺纹，只得把中径减小一个数值fp。2114、螺距误差中径当量fp、牙侧角中径当量fα—将螺距误差、牙侧角误差换算而成的中径数值。22第二节普通螺纹的互换性一、螺纹几何参数误差对互换性的影响影响螺纹互换性的主要几何要素有5个：大径、小径、中径、螺距和牙侧角。①外螺纹大、小径﹤内螺纹大、小径→保证可旋合性；②外螺纹大径过小，内螺纹小径过大→影响联结强度。23影响螺纹旋合性和配合性质的主要参数有：中径、螺距和牙型半角。但螺距和牙型半角不规定公差。所以螺纹的互换性和配合性质主要取决于中径。241、中径偏差的影响◆中径大小决定牙侧径向位置。◆中径偏差影响螺纹配合的松紧程度，从而影响联结强度。由于螺距误差和牙型半角误差对螺纹互换性的影响均可以折算到中径上，没有单独规定螺距和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，同时用以限制实际中径、螺距和牙型半角误差的综合影响。因此，中径公差是衡量普通螺纹互换性的主要指标。252、螺距误差的影响◆单个螺距偏差：指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，与旋合长度无关。◆螺距累积偏差：指在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。PPfp732.12cos263、牙侧角偏差的影响)(5.02211KKPf◆主要影响旋合性。左牙侧角偏差右牙侧角偏差系数K1、K2的取值：当Δα＜0时，取0.44当Δα＞0时，取0.291也可按下式近似计算：27二、保证螺纹互换性的结合条件外螺纹：d2min≤d2单一≤d2作用≤d2max内螺纹：D2min≤D2作用≤D2单一≤D2max判断中径合格性原则：泰勒原则——实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。28◆顶径合格性判断外螺纹：dmin≤da≤dmax内螺纹：D1min≤D1a≤D1max只有中径、顶径两方面检验都合格，该螺纹才合格。29普通螺纹：没有单独规定螺距和牙侧角的公差，只规定了中径公差、顶径公差。NB：中径公差是衡量螺纹互换性的主要指标。为保证内外螺纹顺利旋合，应使：D2作用﹥d2作用30螺纹的标注⒈标注的基本模式螺纹代号公称直径×螺距(导程/线数)旋向公差带代号－旋合长度代号☆粗牙螺纹可以不标注螺距。☆旋合长度为中等时，“N”可省略。☆单线螺纹可以不标注导程与线数。☆右旋螺纹可省略“右”字，左旋时则标注LH。右旋左旋长：L中等：N短：S中径和顶径公差带代号－31大径d＝20螺距P2(细牙)短旋合长度顶径公差带代号左旋中径公差带代号2、螺纹标注示例M20×2LH-5g6g-s普通螺纹例1：例2：Tr40×7(14/2)－7H－L梯形螺纹大径D＝40螺距P7导程14线数2中径、顶径公差带代号长旋合长度右旋32例9-1：一外螺纹M24×2-6g，加工后测得单一中径d2s=22.510mm，△P∑=－40μm，△α1=-30ˊ，△α2=＋70ˊ，实测顶径d=23.750mm。计算这个螺栓的作用中径。并判断螺纹的合格性？33解：1）确定中径极限尺寸查表9-4得，公称中径d2=22.701查表9-6得：中径公差Td2=170μm；查表9-7得：g的基本偏差es=-38μm；∴ei=-38-170=-208μmd2max=22.663mm，d2min=22.493mm342）计算作用中径螺距误差的中径当量值：fp=1.732△P∑=1.732×∣－40∣=69.28μm牙侧角偏差的中径当量值：fα=0.5P(K1∣△α1∣＋K2∣△α2∣)=0.5×2×（0.44×30＋0.29×70）=33.58μm则螺栓的作用中径为：d2m=d2s＋(fα＋fp)=22.510＋（33.58＋69.28）×10-3=22.613mm353）中径的合格性d2m=22.613mm＜d2max=22.663mm能保证旋合性d2s=22.510mm＞d2min=22.493mm能保证连接强度。故中径合格。364）顶径的合格性判断查表9-7得：顶径公差Td=280μm；查表9-7得：g的基本偏差es=-38μm；∴ei=-38-280=-318μm∴dmax=23.962mm，dmin=23.682mm即dmax＞23.750mm＞dmin故顶径合格结论：螺纹单一中径、作用中径、顶径均合格，故合格。37第三节普通螺纹的公差与配合一、普通螺纹的规定在普通螺纹中，对螺距和牙型半角不单独规定公差，而是用中径公差综合控制中径、螺距和牙型半角等几何要素的误差。即中径公差实际上包含了三部分：①中径本身公差；②牙侧角误差的允许值在中径上的影响量；③螺距误差的允许值在中径上的影响量。38在普通螺纹中，为了满足互换性的要求，只需规定大径、小径和中径公差。但是由于螺纹的底径是在加工时和中径一起由刀具切出，其尺寸由刀具保证，因此也不规定公差，∴在螺纹公差标准中，只规定了中径、顶径公差。39表9-5内外螺纹的公差等级为：内螺纹小径D1：45678内螺纹中径D2：45678外螺纹大径d：468外螺纹中径d2：3456789表9-6内、外螺纹中径公差值表9-7内、外螺纹的基本偏差和顶径公差高低40螺纹基本偏差内、外螺纹的公差带位置为：41计算螺纹基本偏差的基准—螺纹的基本牙型，公差带位置—相对于零线（基本牙型轮廓线）的距离，由基本偏差决定。内螺纹：基本偏差为下偏差，有G、H两种G基本偏差﹥0，EI﹥0，ES=EI＋TH…………=0，EI=0，ES=EI＋T外螺纹：基本偏差为上偏差，有e、f、g、h四种h的基本偏差=0，es=0，ei=es－Te、f、g的…………﹤0，es﹤0，ei=es－T42二、螺纹公差带及其选用不同的公差带位置（即基本偏差G、H、e、f、g、h）及不同的公差等级可以组成各种公差带：公差带代号：6H公差等级基本偏差表9-8：内、外螺纹的选用公差带。43GB规定精密：用于精密螺纹，要求配合性质变动较小。中等：一般用途粗糙：对精度要求不高或制造较困难的场合。各种基本尺寸的普通螺纹GB规定：S：短旋合长度N：中旋合长度L：长旋合长度NB：在同一精度中，不同旋合长度采用不同公差等级。在同一旋合长度中，不同精度采用不同公差等级。44即：螺纹精度高时提高公差等级；…………低时降低…………；螺纹旋合长度减少时提高公差等级；………………增大时降低…………。∵旋合长度对螺距累积误差△P∑有影响。螺纹配合H/h:Xmin=0，最常用H/g:G/h:具有保证间隙通常用于①要求很易拆装②高温下工作③须涂、镀保护层④改善疲劳强度45根据“泰勒原则”，利用螺纹量规检测螺纹时，要“通规通过，止规通不过”，螺纹方为合格。46三、螺纹标记完整的螺纹标记由螺纹代号、公差带代号和旋合长度代号组成。零件图：M24×1.5-LH－6H7G－L长旋合长度顶径公差带代号中径公差带代号左旋（右旋螺纹不标）螺距（粗牙螺纹不标）公称直径（大径）公制47装配图：内、外螺纹公差带代号间用斜线分开，内螺纹在前，外螺纹在后，例：M20×2－6H/5g6g－4048例1：查出M10×1—5g6g螺纹的上、下偏差。解：查表9-7：g的基本偏差es=－26μm；查表9-6：公差等级为5时，中径公差Td2=90μm；查表9-7：公差等级为6时，大径公差Td=180μm；故中径上偏差es=－26μm；………下偏差ei=es－Td2=－116μm；大径上偏差es=－26μm；……下偏差ei=es－Td=－206μm；