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

2、有很在機械制造中，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

3、的螺紋聯(lián)接。主要要求是結合緊密，不漏水、 不漏氣和不漏油。不漏氣和不漏油。 2螺紋部分術語及定義螺紋部分術語及定義 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、外螺紋共有所形成的內、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： 螺距螺距是相鄰兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。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

4、。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。原始三角形頂點到底邊的垂直距離。 4）牙型高度牙型高度： P 2 3 H H 8 5 H 8 2 H 8 3 5）大徑大徑(D,d)： 大徑大徑是指與內螺紋牙底或外螺紋牙頂相重合的假想圓柱是指與內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。 內螺紋的大徑內螺紋的大徑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)： 小徑小徑是指與內螺紋牙頂或外螺紋牙底

5、相重合的假想圓柱是指與內螺紋牙頂或外螺紋牙底相重合的假想圓柱 直徑。直徑。 內螺紋的小徑內螺紋的小徑D1又稱又稱“頂徑頂徑”,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)： 中徑中徑是指一個假想圓柱的直徑，該圓柱的母線通過螺紋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

6、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 。 牙型半角牙型半角是指在螺紋牙型上牙側與螺紋軸線的垂直線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外螺紋旋合時螺旋面接觸部分的螺紋旋合長度是指內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

7、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。 對于普通內螺紋是基本牙型的三個基本直徑分別加上對于普通內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)

8、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。分別減去頂徑公差和中徑公差后所形成的牙型。 對于普通內螺紋是在最大實體牙型的頂徑和中徑上對于普通內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

9、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生一定的加工參數(shù)在加工過程中不可避免地會產生一定的加工 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、外螺紋加工后內、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 于內螺紋的大徑和小徑，才能保證旋合性。于內螺紋的大徑和小徑，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

10、 內、外螺紋的牙側接觸不均勻，就會造成負荷分布不內、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)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)

11、定的螺紋長度內，任意兩同是指在規(guī)定的螺紋長度內，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。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。 假設內螺紋具有基本牙型，僅與存在螺距偏差的外螺假設內螺紋具有基本牙型，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、。內、 外螺紋牙側產生干涉而不能旋合。為防止干涉，為使具外螺紋牙側產生干涉而不能旋合。為防止干涉，為使具 有有P的外螺紋旋入理想的內螺紋的外螺

12、紋旋入理想的內螺紋,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=nP L實際=nP1 P fp/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響示例（1）：）： 內螺紋 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 的內螺紋與其結合。設在的內螺紋與其結合。設在N個螺牙的旋合長度內，內螺紋個螺牙的旋合長度內，內螺紋 存在存在P。為保證旋合性，就必須將內螺紋中徑增大一個。為保證旋合性，就必須將內螺紋中徑增

13、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式為： Pf P 732. 1 2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

14、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。 內螺紋：內螺紋：內螺紋存在牙側內螺紋存在牙側 角偏差時，必須將角偏差時，必須將內螺紋中內螺紋中 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： m 2 P291. 0f m 2 P44. 0f 2 2 2 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 n3中徑偏差的影響：中徑偏

15、差的影響： n中徑偏差是指中徑的實際尺寸中徑偏差是指中徑的實際尺寸(以單一中徑體現(xiàn)以單一中徑體現(xiàn))與基本與基本 尺寸之代數(shù)差。尺寸之代數(shù)差。 n就外螺紋而言就外螺紋而言，中徑若比內螺紋大，必然影響旋合性；，中徑若比內螺紋大，必然影響旋合性； 若過小，則會使牙側間的間隙增大，聯(lián)接強度降低。若過小，則會使牙側間的間隙增大，聯(lián)接強度降低。 n要控制螺紋的中徑偏差。要控制螺紋的中徑偏差。國標中規(guī)定了普通螺紋的中徑國標中規(guī)定了普通螺紋的中徑 公差。公差。 n4.作用中徑：作用中徑： n作用中徑：作用中徑：在規(guī)定的旋合長度內，恰好包容實際外在規(guī)定的旋合長度內，恰好包容實際外(內內) 螺紋的一個理想內螺紋的

16、一個理想內(外外)螺紋的中徑稱為外螺紋的中徑稱為外(內內)螺紋作用螺紋作用 中徑中徑d2m(D2m)。即在旋合時，在旋合長度內實際起作用。即在旋合時，在旋合長度內實際起作用 的中徑。表達式為：的中徑。表達式為： n外螺紋：外螺紋： n內螺紋：內螺紋： 2/ps2m2 ffdd 2/ps2m2 ffDD n對于普通螺紋，對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是中徑、影響其互換性的主要參數(shù)是中徑、 螺距和牙側角螺距和牙側角。 n由于螺距偏差和牙側角偏差對螺紋互換性的影響由于螺距偏差和牙側角偏差對螺紋互換性的影響 均可以折算成中徑當量，并與中徑尺寸偏差形成均可以折算成中徑當量，并與中徑尺寸偏差形成 作

17、用中徑。作用中徑。 n考慮到作用中徑的存在，考慮到作用中徑的存在，可以不單獨規(guī)定螺距公可以不單獨規(guī)定螺距公 差和牙側角公差，而僅規(guī)定一項差和牙側角公差，而僅規(guī)定一項中徑公差。用以中徑公差。用以 控制中徑本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙側角偏控制中徑本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙側角偏 差的綜合影響。差的綜合影響。 螺紋中徑合格性判斷原則：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，由于作用中徑的存在以及螺紋中徑公差的綜合性， 中徑合格與否是衡量螺紋互換性的主要依據(jù)中徑合格與否是衡量螺紋互換性的主要依據(jù)。判斷。判斷 中徑的合格性應遵循中徑的合格性應遵循泰勒原則泰勒原則:

18、n實際螺紋的作用中徑不允許超出最大實體牙型的中實際螺紋的作用中徑不允許超出最大實體牙型的中 徑，任何部位的單一中徑不允許超出最小實體牙型徑，任何部位的單一中徑不允許超出最小實體牙型 的中徑的中徑。用表達式即為：。用表達式即為： n外螺紋：外螺紋： n內螺紋：內螺紋： max2MMS2m2 ddd min2LMS2s2 ddd min2MMS2m2 DDD max2LMS2s2 DDD d2minTd2 d2max d2m d2s fp F/2 TD2 D2s D2m fp F/2 D2， ，d2 D2max D2min 內螺紋內螺紋 外外 螺螺 紋紋 螺紋中徑合格性判斷示例：螺紋中徑合格性判斷

19、示例： 9.3 普通螺紋公差與配合普通螺紋公差與配合: 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。內外螺紋中徑的公定，表示螺紋中徑尺寸的允許變動量。內外螺紋中徑的公 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)定內螺紋的下偏差（離由基本偏差決定。標準規(guī)定內螺紋的下偏差（EI）和外）和外 螺紋的

20、上偏差（螺紋的上偏差（es）為基本偏差。）為基本偏差。對內螺紋規(guī)定代號為對內螺紋規(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。 內螺紋公差帶位置內螺紋公差帶位置 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

21、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，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。 3、螺紋精度設計：

22、、螺紋精度設計： n結合精度的確定：結合精度的確定： n精密級精密級用于精密聯(lián)結螺紋。用于精密聯(lián)結螺紋。 n中等級中等級用于一般用途聯(lián)結。用于一般用途聯(lián)結。 n粗糙級粗糙級用于要求不高及制造困難的螺紋。用于要求不高及制造困難的螺紋。 n旋合長度的確定：旋合長度的確定：一般多用一般多用N組組。根據(jù)公稱直徑和螺距選。根據(jù)公稱直徑和螺距選 擇。擇。 n公差帶的確定：公差帶的確定：是螺紋公差等級和基本偏差的組合。表示是螺紋公差等級和基本偏差的組合。表示 方法是公差等級后加上基本偏差代號。如外螺紋：方法是公差等級后加上基本偏差代號。如外螺紋：6f；內螺；內螺 紋：紋：6H。與普通尺寸標注有差別。與普通尺

23、寸標注有差別。 n配合的選用：配合的選用：理論上，表中的內外螺紋可以構成各種配合，理論上，表中的內外螺紋可以構成各種配合， 但從保證足夠的接觸高度出發(fā)，但從保證足夠的接觸高度出發(fā)，最好選用最好選用H/g、H/h、G/h的的 配合。配合。 n表面粗糙度：表面粗糙度：國標有普通螺紋的表面粗糙度推薦值。國標有普通螺紋的表面粗糙度推薦值。 n一般情況下，一般情況下，選用中等精度、中等旋合長度的公差帶，即選用中等精度、中等旋合長度的公差帶，即 內螺紋公差帶常選內螺紋公差帶常選6H、外螺紋公差帶、外螺紋公差帶6h、6g應用較廣。應用較廣。 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

24、記由螺紋代號、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

25、號旋合長度代號：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 內螺紋：內螺紋：M201.56H LH 內外螺紋配合時：內外螺紋配合時：M2026H/5g6gS 4、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.