第九章螺紋結(jié)合

第九章螺紋結(jié)合第一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四本章涉及的主要國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB192-1981《普通螺紋基本牙型》GB193-1981《普通螺紋直徑與螺距系列》GB196-1981《普通螺紋基本尺寸》GB197-1981《普通螺紋公差與配合》GB/T14791-1993《螺紋術(shù)語(yǔ)》GB2516-1981《普通螺紋量規(guī)》GB17587-1993《滾珠絲杠副》JB2886-1993《機(jī)床梯形螺紋絲杠、螺母技術(shù)條件》第二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四9.1概述1、螺紋的種類和使用要求

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:普通螺紋、傳動(dòng)螺紋和緊密螺紋。第三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

普通螺紋：通常也稱緊固螺紋，主要用于聯(lián)接和緊固各種機(jī)械零件。這類螺紋聯(lián)接的使用要求是可旋合性(便于裝配和拆換)和聯(lián)接的可靠性。

傳動(dòng)螺紋：這類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)力的可靠性或傳遞位移的準(zhǔn)確性。

緊密螺紋：這類螺紋用于密封聯(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。1、螺紋的種類和使用要求第四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、普通螺紋的主要幾何參數(shù)

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。第五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四普通螺紋基本牙型第六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1）原始三角形高度（H）是原始三角形頂點(diǎn)到底邊的垂直距離。

2）螺距P相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。3）牙型高度5H/8指在原始三角形中削去頂部和底部后的高度，等于牙頂高3H/8和牙底高2H/8之和。第七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四4）大徑(D，d)

大徑是指與內(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。內(nèi)螺紋的大徑D又稱"底徑",外螺紋的大徑d又稱"頂徑"。普通螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。第八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四5）小徑(D1，d1)

小徑是指與內(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D１=d1。內(nèi)螺紋的小徑D1又稱"頂徑",外螺紋的小徑d1又稱"底徑"。第九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四6）中徑(D２，d２)

中徑是指一個(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。第十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四7）單一中徑

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。用以表示螺紋中徑的實(shí)際尺寸。第十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四8）牙型角α與牙型半角（α/2）：

螺紋牙型上，兩個(gè)相鄰牙側(cè)間的夾角稱做牙型角。牙型半角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°。第十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四9）螺紋旋合長(zhǎng)度

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。

旋合長(zhǎng)度第十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四9.2螺紋幾何參數(shù)對(duì)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(gè):大徑、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。第十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

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。9.2螺紋幾何參數(shù)對(duì)互換性的影響第十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四

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(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)是中徑、螺距和牙型半角。9.2螺紋幾何參數(shù)對(duì)互換性的影響第十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、螺距偏差的影響螺距偏差可分為單個(gè)螺距偏差和螺距累積偏差兩種。單個(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)。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。第十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四L理論=nPL實(shí)際=nP1ΔPΣfp/2螺距累積偏差對(duì)旋合性的影響示例內(nèi)螺紋外螺紋第十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、螺距偏差的影響如圖所示，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ΔPΣ(μm)。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ΔPΣ的外螺紋旋入理想的內(nèi)螺紋,就必須使外螺紋的中徑減小一個(gè)數(shù)值fp(μm)。第十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、螺距偏差的影響

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ΔPΣ。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：第二十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、牙型半角偏差的影響

牙型半角偏差是指牙型半角的實(shí)際值對(duì)公稱值的代數(shù)差，是螺紋牙側(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。第二十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四牙型半角偏差對(duì)旋合性影響示例：第二十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、牙型半角偏差的影響外螺紋：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fα/2。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fα/2，該值稱為牙型半角偏差的中徑當(dāng)量。第二十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、中徑偏差的影響

中徑偏差是指中徑的實(shí)際尺寸(以單一中徑體現(xiàn))與基本尺寸之代數(shù)差。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。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。第二十四頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四作用中徑：在旋合時(shí)，在旋合長(zhǎng)度內(nèi)實(shí)際起作用的中徑。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）螺紋的中徑稱為外（內(nèi)）螺紋作用中徑d2fe（D2fe），它可以表達(dá)為：外螺紋：內(nèi)螺紋：4．普通螺紋實(shí)現(xiàn)互換性的條件

第二十五頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四中徑公差

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。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，用以控制中徑本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的綜合影響。第二十六頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四螺紋中徑合格性判斷原則：

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)。判斷中徑的合格性應(yīng)遵循泰勒原則: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。用表達(dá)式即為：外螺紋：內(nèi)螺紋：第二十七頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四d2minTd2d2maxd2md2sfpFα/2TD2D2sD2mfpFα/2D2，d2D2maxD2min內(nèi)螺紋外螺紋螺紋中徑合格性判斷示例第二十八頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四例：

有一螺栓M24×2—6H，測(cè)得其單一中徑d2a=25.5mm，螺距誤差△P=+35μm，牙型半角誤差△α/2（左）=-30′，△α/2（右）=+65′，試判斷其合格性。螺紋中徑合格性判斷

第二十九頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、螺紋公差帶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。螺紋公差標(biāo)準(zhǔn)中，就只有內(nèi)螺紋小徑D1和中徑D2，外螺紋大徑d和中徑d2公差，見(jiàn)表9.3~9.5。

9.3普通螺紋的精度設(shè)計(jì)第三十頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四規(guī)定內(nèi)螺紋的下偏差（EI）和外螺紋的上偏差（es）為基本偏差。對(duì)內(nèi)螺紋規(guī)定代號(hào)為H和G的兩種基本偏差；對(duì)外螺紋規(guī)定代號(hào)為e、f、g、h四種基本偏差。2、螺紋基本偏差第三十一頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、螺紋公差等級(jí)與旋合長(zhǎng)度

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。第三十二頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、螺紋公差等級(jí)與旋合長(zhǎng)度

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。國(guó)標(biāo)中規(guī)定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。一般情況下，S組應(yīng)比N組高一個(gè)公差等級(jí)；L組應(yīng)比N組低一個(gè)公差等級(jí)。一般多用N組。第三十三頁(yè)，共三十五頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、螺紋精度設(shè)計(jì)

螺紋公差帶的選用：國(guó)標(biāo)規(guī)定了內(nèi)、外螺紋的選用公差帶，如表9.7所示。表中列出了11種內(nèi)螺紋公差帶和13種外螺紋公差帶，按照配合組成的規(guī)律，它們可以任意組合成各種配合。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。表面粗糙度：普通螺紋的表面粗糙度推薦值見(jiàn)表9.9。一般情況下，選用中等精度