互換性與測量技術(shù)-第六章圓柱螺紋公差與檢測

第六章

圓柱螺紋(luówén)公差與檢測

螺紋結(jié)合的精度(jīnɡdù)設計

一．螺紋(luówén)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，占有很重要的地位。根據(jù)其用途可分為三類:普通螺紋、傳動螺紋和緊密螺紋

第一頁，共38頁。第六章圓柱螺紋(luówén)公差與檢測螺紋結(jié)合的精度?１．普通(pǔtōng)螺紋：

通常(tōngcháng)也稱緊固螺紋，主要用于聯(lián)接和緊固(jǐnɡù)各種機械零件。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。

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第二頁，共38頁。?１．普通(pǔtōng)螺紋：通常(tōngcháng?２．傳動(chuándòng)螺紋：

這類螺紋通常用于傳遞(chuándì)運動或動力。螺紋聯(lián)接(liánjiē)的使用要求是傳遞動力的可靠性或傳遞位移的準確性。

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第三頁，共38頁。?２．傳動(chuándòng)螺紋：這類螺紋通常用于傳?３．緊密(jǐnmì)螺紋：

這類螺紋用于密封(mìfēng)聯(lián)接。螺紋的使用要求是結(jié)合(jiéhé)緊密，不漏水、不漏氣和不漏油。

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第四頁，共38頁。?３．緊密(jǐnmì)螺紋：這類螺紋用于密封(mìfē二．普通螺紋的主要(zhǔyào)幾何參數(shù)

?螺紋的幾何(jǐhé)參數(shù)取決于螺紋軸向剖面內(nèi)的基本(jīběn)牙型。其基本(jīběn)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，共38頁。二．普通螺紋的主要(zhǔyào)幾何參數(shù)?螺紋的幾何(

普通螺紋(luówén)基本牙型：

第六頁，共38頁。普通螺紋(luówén)基本牙型：第六頁，共38頁。?1．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(yuánzhù)或圓錐的直徑。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的大徑基本尺寸(chǐcun)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(pǔtōng)螺紋大徑的基本尺寸為螺紋公稱直徑尺寸。

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第七頁，共38頁。?1．大徑(D，d)：大徑是指與內(nèi)螺紋牙底或外螺紋牙頂相２．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(yuánzhù)或圓錐的直徑。相結(jié)合的內(nèi)、外螺紋的小徑基本(jīběn)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。

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第八頁，共38頁。２．小徑(D1，d1)：?小徑是指與內(nèi)螺紋牙頂或外螺紋牙３．中徑(D２，d２)：

?中徑是指一個(yīɡè)假想圓柱或圓錐的直徑，該圓柱或圓錐(yuánzhuī)的母線通過螺紋牙型上溝槽和凸起寬度(kuāndù)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。

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第九頁，共38頁。３．中徑(D２，d２)：?中徑是指一個(yīɡè)假想?4．螺距(luójù)(P)：

螺距(luójù)是指相鄰(xiānɡlín)兩牙在中徑線上對應兩點間的軸向距離。

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第十頁，共38頁。?4．螺距(luójù)(P)：螺距(luójù)是指相?5．單一(dānyī)中徑(D2s，d2s)：

單一中徑是指一個假想圓柱(yuánzhù)的直徑，該圓柱的母線通過(tōngguò)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際尺寸。

第十一頁，共38頁。?5．單一(dānyī)中徑(D2s，d2s)：單一中徑?６．牙型半角（α/2）：

牙型半角是指在螺紋(luówén)牙型上牙側(cè)與螺紋(luówén)軸線的垂直線間的夾角。普通(pǔtōng)螺紋的牙型半角為30°。

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第十二頁，共38頁。?６．牙型半角（α/2）：牙型半角是指在螺紋(luówé?７．螺紋(luówén)旋合長度：

螺紋旋合長度(chángdù)是指內(nèi)外螺紋旋合時螺旋面接觸(jiēchù)部分的軸向長度。普通螺紋的公稱直徑系列及各參數(shù)的基本尺寸如教材P176示。

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第十三頁，共38頁。?７．螺紋(luówén)旋合長度：螺紋旋合長度(chá三．螺紋幾何參數(shù)偏差(piānchā)對互換性的影響：

?螺紋聯(lián)接(liánjiē)要實現(xiàn)其互換性,必須(bìxū)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)有五個:大徑、小徑、中徑、螺距和牙型半角。這幾個參數(shù)在加工過程中不通可避免地會產(chǎn)生一定的加工誤差,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,從而影響螺紋的互換性。

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第十四頁，共38頁。三．螺紋幾何參數(shù)偏差(piānchā)對互換性的影響：?螺三．螺紋幾何參數(shù)(cānshù)偏差對互換性的影響：

?內(nèi)、外螺紋加工(jiāgōng)后,外螺紋的大徑和小徑要分別(fēnbié)小于內(nèi)螺紋的大徑和小徑，才能保證旋合性。

第十五頁，共38頁。三．螺紋幾何參數(shù)(cānshù)偏差對互換性的影響：?內(nèi)、三．螺紋幾何參數(shù)(cānshù)偏差對互換性的影響：

?由于螺紋(luówén)旋合后主要是依靠螺牙側(cè)面工作，如果(rúguǒ)內(nèi)、外螺紋的牙側(cè)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。因此對螺紋互換性影響較大的參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。

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第十六頁，共38頁。三．螺紋幾何參數(shù)(cānshù)偏差對互換性的影響：?由于?1．中徑偏差(piānchā)的影響：

中徑偏差是指中徑的實際(shíjì)尺寸(以單一(dānyī)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；若過小，則會使牙側(cè)間的間隙增大，聯(lián)接強度降低。

?要控制螺紋的中徑偏差。國標中規(guī)定了普通螺紋的中徑公差。參見教材P172表10-5?

第十七頁，共38頁。?1．中徑偏差(piānchā)的影響：中徑偏差是指中徑2．螺距偏差(piānchā)的影響（1）：

?螺距(luójù)偏差可分為單個螺距(luójù)偏差和螺距(luójù)累積偏差兩種。

?單個螺距(luójù)偏差：是指單個螺距的實際值與其基本值之代數(shù)差，它與旋合長度無關(guān)。

?螺距累積偏差：是指在規(guī)定的螺紋長度內(nèi)，任意兩同名牙側(cè)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(guān)。螺距累積偏差對互換性的影響更為明顯。

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第十八頁，共38頁。2．螺距偏差(piānchā)的影響（1）：?螺距(lu2．螺距偏差(piānchā)的影響（2）：

?如圖所示，假設(jiǎshè)內(nèi)螺紋具有基本牙型，僅與存在螺距偏差(piānchā)的外螺紋結(jié)合。外螺紋N個螺距的累積誤差為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數(shù)值fp(μm)。

第十九頁，共38頁。2．螺距偏差(piānchā)的影響（2）：?如圖所示，螺距累積(lěijī)偏差對旋合性的影響示例（1）：

L實際(shíjì)=nP1

內(nèi)螺紋

L理論(lǐlùn)=nP

ΔPΣ

Fp/2

外螺紋

第二十頁，共38頁。螺距累積(lěijī)偏差對旋合性的影響示例（1）：L實際螺距累積偏差對旋合性的影響(yǐngxiǎng)示例（2）：

第二十一頁，共38頁。螺距累積偏差對旋合性的影響(yǐngxiǎng)示例（2）：2．螺距偏差(piānchā)的影響（3）：

?同理，假設外螺紋具有基本(jīběn)牙型，與僅存在螺距(luójù)偏差的內(nèi)螺紋與其結(jié)合。設在N個螺牙的旋合長度內(nèi)，內(nèi)螺紋存在ΔPΣ。為保證旋合性，就必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值fp。fp就是為補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量。兩種情況下的當量計算公式為：

?

f?1.732?PP?第二十二頁，共38頁。2．螺距偏差(piānchā)的影響（3）：?同理，假設3．牙型半角偏差(piānchā)的影響（1）：

?牙型半角偏差(piānchā)是指牙型半角的實際值對公稱(gōngchēng)值的代數(shù)差，是螺紋牙側(cè)相對于螺紋軸線的位置誤差。對螺紋的旋合性和聯(lián)接強度均有影響。牙型半角偏差對旋合性的影響如圖所示。

第二十三頁，共38頁。3．牙型半角偏差(piānchā)的影響（1）：?牙型半牙型半角偏差(piānchā)對旋合性影響示例：

第二十四頁，共38頁。牙型半角偏差(piānchā)對旋合性影響示例：第二十四3．牙型半角偏差(piānchā)的影響（1）：

?外螺紋：外螺紋存在(cúnzài)牙型半角偏差時，必須將外螺紋(luówén)牙型沿垂直螺紋(luówén)軸線的方向下移，從而使外螺紋的中徑減小一個數(shù)值fα/2。

?內(nèi)螺紋：內(nèi)螺紋存在牙型半角偏差時，必須將內(nèi)螺紋中徑增大一個數(shù)值fα/2，該值稱為牙型半角偏差的中徑當量。

牙型半角偏差的計算公式如教材P169示。

第二十五頁，共38頁。3．牙型半角偏差(piānchā)的影響（1）：?外螺紋4．普通螺紋實現(xiàn)(shíxiàn)互換性的條件

第二十六頁，共38頁。4．普通螺紋實現(xiàn)(shíxiàn)互換性的條件第二十六頁作用(zuòyòng)中徑：

?作用(zuòyòng)中徑：在旋合時，在旋合長度(chángdù)內(nèi)實際起作用的中徑。

?作用中徑的度量：在規(guī)定的旋合長度內(nèi)，恰好包容實際外（內(nèi)）螺紋的一個理想內(nèi)（外）螺紋的中徑稱為外（內(nèi)）螺紋作用中徑d2m（D2m），它可以表達為：

?

?

–外螺紋：

d2m?d2s??fp?f?/2?–內(nèi)螺紋：

D2m?D2s??fp?f?/2?第二十七頁，共38頁。作用(zuòyòng)中徑：?作用(zuòyòng)中徑?中徑、螺距(luójù)和牙型半角。由于螺距(luójù)偏差和牙型半角偏差(piānchā)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作用中徑。考慮到作用中徑的存在，可以不單獨規(guī)定螺距公差和牙型半角公差，而僅規(guī)定一項中徑公差，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。

?

中徑公差：

對于普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是

第二十八頁，共38頁。?中徑、螺距(luójù)和牙型半角。由于螺距(luójù)螺紋中徑合格(hégé)性判斷原則：

?由于作用中徑的存在(cúnzài)以及螺紋中徑公差的綜合性，因此中徑合格與否是衡量(héngliáng)螺紋互換性的主要依據(jù)。判斷中徑的合格性應遵循泰勒原則:

?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的中徑。用表達式即為：

C外螺紋：

d

2m?d2MMS?d2maxC內(nèi)螺紋：D

2m?D2MMS?D2mind2s?d2LMS?d2minD2s?D2LMS?D2max第二十九頁，共38頁。螺紋中徑合格(hégé)性判斷原則：?由于作用中徑的存在D2，d2

fp

Fα/2

D2m

D2s

D2max

TD2

內(nèi)螺紋

D2min

d2max

外螺紋

螺紋中徑合格(hégé)性判斷示例：

d2min

Td2

fp

Fα/2

d2s

d2m

第三十頁，共38頁。D2，d2fpFα/2D2mD2sD2m

四、普通螺紋(luówén)的精度設計

第三十一頁，共38頁。四、普通螺紋(luówén)的精度設計第三十一頁，共381、螺紋(luówén)公差帶:

?公差(gōngchā)帶的大小和公差(gōngchā)等級：公差(gōngchā)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(nèi)外螺紋中徑的公差等級見教材P172表10-5。其中6級為基本級。

?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）為基本偏差。對內(nèi)螺紋規(guī)定代號為H和G的兩種基本偏差；對外螺紋規(guī)定代號為e、f、g、h四種基本偏差?；酒钪狄娊滩腜174表10-7。

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第三十二頁，共38頁。1、螺紋(luówén)公差帶:?公差(gōngchā)螺紋中徑和頂徑的基本(jīběn)偏差：

第三十三頁，共38頁。螺紋中徑和頂徑的基本(jīběn)偏差：第三十三頁，共382、螺紋公差(gōngchā)等級與旋合長度(1)：

?螺紋(luówén)結(jié)合的精度不僅與螺紋(luówén)公差帶大小

有關(guān)，還與螺紋(luówén)的旋合長度有關(guān)。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。

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第三十四頁，共38頁。2、螺紋公差(gōngchā)等級與旋合長度(1)：?螺紋2、螺紋公差等級(děngjí)與旋合長度(2)：

?國標中規(guī)定了不同直徑(zhíjìng)和螺距所對應的

旋合長度(chángdù)，分為短（S）、中（N）、長（L）三種旋合長度。見教材P175表10-9?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，分別是精密級、中等級和粗糙級，代表著不同的加工難度。見教材P174表10-8。

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第三十五頁，共38頁。2、螺紋公差等級(děngjí)與旋合長度(2)：?國標中?3、螺紋精度(jīnɡdù)設計(1)：

結(jié)合精度(jīnɡdù)的確定：

–精密(jīngmì)級——用于精密聯(lián)結(jié)螺紋。

–中等級——用于一般用途聯(lián)結(jié)。

–粗糙級——用于要求不高及制造困難的螺紋。