螺紋結(jié)合的精度設(shè)計(jì)

1、課題三課題三 典型結(jié)合和傳動(dòng)的典型結(jié)合和傳動(dòng)的 精度設(shè)計(jì)精度設(shè)計(jì) 螺紋結(jié)合的精度設(shè)計(jì)螺紋結(jié)合的精度設(shè)計(jì) 一螺紋的種類(lèi)和使用要求一螺紋的種類(lèi)和使用要求 在機(jī)械制造中，螺紋聯(lián)接和傳動(dòng)的 應(yīng)用有很多，占有很重要的地位。 根據(jù)其用途可分為三類(lèi):普通螺紋、普通螺紋、 傳動(dòng)螺紋和緊密螺紋傳動(dòng)螺紋和緊密螺紋 普通螺紋：普通螺紋： n通常也稱(chēng)緊固螺紋，主要用于聯(lián)接和 緊固各種機(jī)械零件。這類(lèi)螺紋聯(lián)接的 使用要求是可旋合性可旋合性(便于裝配和拆換) 和聯(lián)接的可靠性聯(lián)接的可靠性。 傳動(dòng)螺紋：傳動(dòng)螺紋： n這類(lèi)螺紋通常用于傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力。 螺紋聯(lián)接的使用要求是傳遞動(dòng)力的可傳遞動(dòng)力的可 靠性或傳遞位移的準(zhǔn)確性靠性或傳遞

2、位移的準(zhǔn)確性。 緊密螺紋：緊密螺紋： n這類(lèi)螺紋用于密封聯(lián)接。螺紋的使 用要求是結(jié)合緊密，不漏水、不漏 氣和不漏油。 二普通螺紋的主要幾何參數(shù)二普通螺紋的主要幾何參數(shù) n螺紋的幾何參數(shù)取決于螺紋軸向剖 面內(nèi)的基本牙型。其基本牙型是將 原始三角形(等邊三角形)的頂部截去 H/8和底部截去H/4所形成的內(nèi)、外 螺紋共有的理論牙型。該牙型是具 有螺紋的基本尺寸。 普通螺紋基本牙型： 1大徑大徑(D，d)： 是指與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂 相切的假想圓柱或圓錐的直徑。相結(jié) 合的內(nèi)、外螺紋的大徑基本尺寸相等， 即D =d 。 n內(nèi)螺紋的大徑D又稱(chēng)底徑底徑,外螺紋的 大徑d又稱(chēng)頂徑頂徑。普通螺紋大徑的基大徑

3、的基 本尺寸為螺紋公稱(chēng)直徑尺寸本尺寸為螺紋公稱(chēng)直徑尺寸。 小徑小徑(D1，d1)： 是指與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙底 相切的假想圓柱或圓錐的直徑。相結(jié) 合的內(nèi)、外螺紋的小徑基本尺寸相等, 即D=d1。 n內(nèi)螺紋的小徑D1又稱(chēng)頂徑頂徑,外螺紋的 小徑d1又稱(chēng)底徑底徑。 中徑中徑(D ， ，d )： ： 是指一個(gè)假想圓柱或圓錐的直徑， 該圓柱或圓錐的母線通過(guò)螺紋牙型上 溝槽和凸起寬度相等的地方，此假想 圓柱稱(chēng)為中徑圓柱。中徑圓柱的母線 稱(chēng)為中徑線，其軸線即為螺紋軸線,相相 結(jié)合的內(nèi)、外螺紋中徑的基本尺寸相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋中徑的基本尺寸相 等等，即即D =d。 4螺距螺距(P)： 是指相鄰兩牙在中徑線上

4、對(duì)應(yīng) 兩點(diǎn)間的軸向距離。 5單一中徑單一中徑(D2s，d2s)： n單一中徑是指一個(gè)假想圓柱的直徑， 該圓柱的母線通過(guò)牙型上溝槽寬度等 于螺距基本尺寸一半地方的直徑。用用 以表示螺紋中徑的實(shí)際尺寸。以表示螺紋中徑的實(shí)際尺寸。 牙型半角（牙型半角（/2）：）： 是指在螺紋牙型上牙側(cè) 與螺紋軸線的垂直線間的夾角。 普通螺紋的牙型半角為30。 螺紋旋合長(zhǎng)度：螺紋旋合長(zhǎng)度： n螺紋旋合長(zhǎng)度是指內(nèi)外螺紋旋合時(shí)螺 旋面接觸部分的軸向長(zhǎng)度軸向長(zhǎng)度。普通螺紋 的公稱(chēng)直徑系列及各參數(shù)的基本尺寸 如教材P176示。 三螺紋幾何參數(shù)偏差對(duì)互換性的影響：三螺紋幾何參數(shù)偏差對(duì)互換性的影響： n螺紋聯(lián)接要實(shí)現(xiàn)其互換性,必

5、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(gè):大大 徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角。 這幾個(gè)參數(shù)在加工過(guò)程中不通可避免 地會(huì)產(chǎn)生一定的加工誤差,不僅會(huì)影響 螺紋的旋合性、接觸高度、配合松緊、 還會(huì)影響聯(lián)接的可靠性,從而影響螺紋 的互換性。 三螺紋幾何參數(shù)偏差對(duì)互換性的影響：三螺紋幾何參數(shù)偏差對(duì)互換性的影響： n內(nèi)、外螺紋加工后,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。 三螺紋幾何參數(shù)偏差對(duì)互換性的影響：三螺紋幾何參數(shù)偏差對(duì)互換性的影響： n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

6、均勻，就會(huì)造成負(fù)荷分布不均，勢(shì)必 降低螺紋的配合均勻性和聯(lián)接強(qiáng)度。 因此對(duì)螺紋互換性影響較大的參數(shù)是對(duì)螺紋互換性影響較大的參數(shù)是 中徑、螺距和牙型半角。中徑、螺距和牙型半角。 1中徑偏差的影響：中徑偏差的影響： n中徑偏差是指中徑的實(shí)際尺寸中徑偏差是指中徑的實(shí)際尺寸(以單一以單一 中徑體現(xiàn)中徑體現(xiàn))與基本尺寸之代數(shù)差與基本尺寸之代數(shù)差。 n就外螺紋而言，中徑若比內(nèi)螺紋大，必 然影響旋合性；若過(guò)小，則會(huì)使牙側(cè)間 的間隙增大，聯(lián)接強(qiáng)度降低。 n要控制螺紋的中徑偏差。國(guó)標(biāo)中規(guī)定了 普通螺紋的中徑公差。參見(jiàn)教材P172表 10-5 2螺距偏差的影響（螺距偏差的影響（1）： n螺距偏差可分為單個(gè)螺距偏差

7、和螺距累積偏 差兩種。 n單個(gè)螺距偏差：?jiǎn)蝹€(gè)螺距偏差：是指單個(gè)螺距的實(shí)際值與其 基本值之代數(shù)差，它與旋合長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。 n螺距累積偏差：螺距累積偏差：是指在規(guī)定的螺紋長(zhǎng)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，它與旋合長(zhǎng)度 有關(guān)。螺距累積偏差對(duì)互換性的影響更為明 顯。 2螺距偏差的影響（螺距偏差的影響（2）： n如圖所示，假設(shè)內(nèi)螺紋具有基本牙型， 僅與存在螺距偏差的外螺紋結(jié)合。外螺 紋N個(gè)螺距的累積誤差為P(m)。內(nèi)、 外螺紋牙側(cè)產(chǎn)生干涉而不能旋合。為防 止干涉，為使具有P的外螺紋旋入理 想的內(nèi)螺紋,就必須使外螺紋的中徑減必須使外螺紋的中徑減 小一個(gè)數(shù)值小一個(gè)數(shù)值f

8、p (m)。 L理論=nP L實(shí)際=nP1 P Fp/2 螺距累積偏差對(duì)旋合性的影響示例（1）： 內(nèi)螺紋 外螺紋 螺距累積偏差對(duì)旋合性的影響示例（2）： 2螺距偏差的影響（螺距偏差的影響（3）： n同理，假設(shè)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(jié)合。設(shè)在N個(gè) 螺牙的旋合長(zhǎng)度內(nèi)，內(nèi)螺紋存在P。為 保證旋合性，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一 個(gè)數(shù)值fp。fp就是為補(bǔ)償螺距累積誤差而 折算到中徑上的數(shù)值，稱(chēng)為螺距誤差的中 徑當(dāng)量。兩種情況下的當(dāng)量計(jì)算公式為： Pf P 732. 1 3牙型半角偏差的影響（牙型半角偏差的影響（1）：）： n牙型半角偏差是指牙型半角的實(shí)際值對(duì) 公稱(chēng)值的代數(shù)差，是

9、螺紋牙側(cè)相對(duì)于螺 紋軸線的位置誤差。對(duì)螺紋的旋合性和 聯(lián)接強(qiáng)度均有影響。牙型半角偏差對(duì)旋 合性的影響如圖所示。 牙型半角偏差對(duì)旋合性影響示例：牙型半角偏差對(duì)旋合性影響示例： 3牙型半角偏差的影響（牙型半角偏差的影響（1）：）： n外螺紋：外螺紋：外螺紋存在牙型半角偏差時(shí)， 必須將外螺紋牙型沿垂直螺紋軸線的方 向下移，從而使外螺紋的中徑減小一個(gè) 數(shù)值f/2。 n內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋存在牙型半角偏差時(shí)， 必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個(gè)數(shù)值f/2，該 值稱(chēng)為牙型半角偏差的中徑當(dāng)量。 牙型 半角偏差的計(jì)算公式如教材P169示。 4普通螺紋實(shí)現(xiàn)互換性的條件普通螺紋實(shí)現(xiàn)互換性的條件 作用中徑： n作用中徑：作

10、用中徑：在旋合時(shí)，在旋合長(zhǎng)度內(nèi)實(shí) 際起作用的中徑。 n作用中徑的度量：作用中徑的度量：在規(guī)定的旋合長(zhǎng)度內(nèi)， 恰好包容實(shí)際外（內(nèi)）螺紋的一個(gè)理想 內(nèi)（外）螺紋的中徑稱(chēng)為外（內(nèi)）螺紋 作用中徑d2m（D2m），它可以表達(dá)為： n外螺紋： n內(nèi)螺紋： 2/22 ffdd psm 2/22 ffDD psm 中徑公差： n對(duì)于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是 中徑、螺距和牙型半角中徑、螺距和牙型半角。由于螺距偏差和牙 型半角偏差對(duì)螺紋互換性的影響均可以折算 成中徑當(dāng)量，并與中徑尺寸偏差形成作用中 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

11、身的尺寸偏差、 螺距偏差和牙型半角偏差的綜合影響。 螺紋中徑合格性判斷原則： n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)。判斷中徑的合格性應(yīng)遵循泰勒 原則: n實(shí)際螺紋的作用中徑不允許超出最大實(shí)體牙實(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)體牙型的中徑最小實(shí)體牙型的中徑。用表達(dá)式即為： n外螺紋： n內(nèi)螺紋： max222 ddd MMSm min222 ddd LMSs min222 DDD MMSm max222 DDD LMSs d2minTd2 d2max

12、 d2m d2s fp F/2 TD2 D2s D2m fp F/2 D2，d2 D2max D2min 內(nèi)螺紋 外 螺 紋 螺紋中徑合格性判斷示例： 四、普通螺紋的精度設(shè)計(jì)四、普通螺紋的精度設(shè)計(jì) 1、螺紋公差帶、螺紋公差帶 : n公差帶的大小和公差等級(jí)：公差帶的大小和公差等級(jí)：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(dòng) 量。內(nèi)外螺紋中徑的公差等級(jí)見(jiàn)教材P172表 10-5。其中6級(jí)為基本級(jí)。級(jí)為基本級(jí)。 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(duì)與基本牙型的距離，該距離由 基本偏差決定。規(guī)定內(nèi)螺紋的下偏差（EI） 和外螺紋的上偏差（es）為基本

13、偏差。對(duì)內(nèi)對(duì)內(nèi) 螺紋規(guī)定代號(hào)為螺紋規(guī)定代號(hào)為H和和G的兩種基本偏差的兩種基本偏差；對(duì)對(duì) 外螺紋規(guī)定代號(hào)為外螺紋規(guī)定代號(hào)為e、f、g、h四種基本偏差四種基本偏差。 基本偏差值見(jiàn)教材P174表10-7。 螺紋中徑和頂徑的基本偏差： 2、螺紋公差等級(jí)與旋合長(zhǎng)度、螺紋公差等級(jí)與旋合長(zhǎng)度(1)： n螺紋結(jié)合的精度不僅與螺紋公差帶大小 有關(guān)，還與螺紋的旋合長(zhǎng)度有關(guān)。旋合 長(zhǎng)度愈長(zhǎng)，螺距的累積誤差愈大，較難 旋合，且加工長(zhǎng)螺紋比短螺紋難以保證 精度。因此對(duì)不同的旋合長(zhǎng)度規(guī)定不同 大小的公差帶，旋合長(zhǎng)度是螺紋精度設(shè) 計(jì)中必須考慮的因素。 2、螺紋公差等級(jí)與旋合長(zhǎng)度、螺紋公差等級(jí)與旋合長(zhǎng)度(2)： n國(guó)標(biāo)中規(guī)定

14、了不同直徑和螺距所對(duì)應(yīng)的 旋合長(zhǎng)度，分為短（S）、中（N）、 長(zhǎng)（L）三種旋合長(zhǎng)度。見(jiàn)教材P175表 10-9 n國(guó)標(biāo)按螺紋公差等級(jí)和旋合長(zhǎng)度規(guī)定了 三種類(lèi)型的公差帶，分別是精密級(jí)、中 等級(jí)和粗糙級(jí)，代表著不同的加工難度。 見(jiàn)教材P174表10-8。 3、螺紋精度設(shè)計(jì)、螺紋精度設(shè)計(jì)(1)： n結(jié)合精度的確定：結(jié)合精度的確定： n精密級(jí)用于精密聯(lián)結(jié)螺紋。 n中等級(jí)用于一般用途聯(lián)結(jié)。 n粗糙級(jí)用于要求不高及制造困難的螺紋。 n旋合長(zhǎng)度的確定：旋合長(zhǎng)度的確定：一般多用N組。根據(jù)公稱(chēng) 直徑和螺距選擇。見(jiàn)教材P175表10-9 n公差帶的確定：公差帶的確定：是螺紋公差等級(jí)和基本偏差 的組合。表示方法是公差等級(jí)后加上基本偏 差代號(hào)。如外螺紋：6f；內(nèi)螺紋：6H。與普 通尺寸標(biāo)注有差別。具體選用見(jiàn)教材P174表 10-8。 3、螺紋精度設(shè)計(jì)、螺紋精度設(shè)計(jì)(1)： n配合的選用：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。 n表面粗糙度：表面粗糙度：國(guó)標(biāo)有普通螺紋的表面粗糙度 推薦值。 n一般