螺紋公差及檢測(cè)課件

螺紋公差與檢測(cè)一．螺紋的種類(lèi)和使用要求

在機(jī)械製造中，螺紋聯(lián)接和傳動(dòng)的應(yīng)用有很多，佔(zhàn)有很重要的地位。根據(jù)其用途可分為三類(lèi):普通螺紋、傳動(dòng)螺紋和緊密螺紋１．普通螺紋：

通常也稱緊固螺紋，主要用於聯(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(便於裝配和拆換)和聯(lián)接的可靠性。２．傳動(dòng)螺紋：

這類(lèi)螺紋通常用於傳遞運(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。３．緊密螺紋：

這類(lèi)螺紋用於密封聯(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)

螺紋的幾何參數(shù)取決於螺紋軸向剖面內(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：返回大徑返回小徑返回中徑返回螺距返回牙型半角返回螺紋旋合長(zhǎng)度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。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"。３．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。4．螺距(P)：

螺距是指相鄰兩牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。5．單一中徑(D2s，d2s)：

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)牙型上溝槽寬度等於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。６．牙型半角（α/2）：

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°。７．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。8、導(dǎo)程L：

同一螺旋線上相鄰兩牙中徑線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)間的軸向距離。單線螺紋，L=P，多線螺紋，L=nPn—螺紋線數(shù)9、原始三角形高度（H）和牙型高度（5/8H）：

10、螺紋接觸高度：兩相配合螺絲紋牙型上，相互重合部分在垂直於螺紋軸線方向上的距離。三．螺紋幾何參數(shù)偏差對(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、配合鬆緊、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：

內(nèi)、外螺紋加工後,外螺紋的大徑和小徑要分別小於內(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：

由於螺紋旋合後主要是依靠螺牙側(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)荷分佈不均，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。1．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。2．螺距偏差的影響（1）：

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。2．螺距偏差的影響（2）：

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)。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（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（3）：

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：3．牙型半角偏差的影響（1）：

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)於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：3．牙型半角偏差的影響（1）：

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。牙型半角偏差的計(jì)算公式如教材P159所示。4．普通螺紋實(shí)現(xiàn)互換性的條件

作用中徑：

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d2m（D2m），它可以表達(dá)為：外螺紋：內(nèi)螺紋：中徑公差：

對(duì)於普通螺紋，影響其互換性的主要參數(shù)是中徑、螺距和牙型半角。由於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，並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(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。螺紋中徑合格性判斷原則：

由於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。用運(yùn)算式即為：外螺紋：內(nèi)螺紋：d2minTd2d2maxd2md2sfpFα/2TD2D2sD2mfpFα/2D2，d2D2maxD2min內(nèi)螺紋外螺紋螺紋中徑合格性判斷示例：例1、有一螺栓M24×2—6h，中徑基本尺寸d2=22.701mm，測(cè)得其單一中徑d2S=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。解：1）查附表9-2～9-3，得：

中徑上偏差

es=0中徑公差

Td2=170μm，

經(jīng)計(jì)算可得外螺紋中徑極限尺寸

d2max=22.701mm，d2min=22.531mm，

2）計(jì)算螺距累積偏差和牙型半角誤差的中徑當(dāng)量及作用中徑為

fP=1.732×35μm=0.061mmfa/2=0.073×2×（3×︱-30︱+2×65）μm=0.032mm=25.5+0.061+0.032=25.593mm3）判斷合格性

d2m=25.593mm＜d2max=22.701mm，d2S=25.5mm＜d2min=22.531mm，

故該螺紋中徑不合格。

四、普通螺紋的精度設(shè)計(jì)

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。內(nèi)外螺紋中徑的公差等級(jí)見(jiàn)教材P156表9-1。其中6級(jí)為基本級(jí)。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。基本偏差值見(jiàn)教材P157表9-3。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(1)：

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(2)：

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。見(jiàn)教材P158表9-4、9-5。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P158表9-4、9-5。3、螺紋精度設(shè)計(jì)(1)：

結(jié)合精度的確定：精密級(jí)——用於精密聯(lián)結(jié)螺紋。中等級(jí)——用於一般用途聯(lián)結(jié)。粗糙級(jí)——用於要求不高及製造困難的螺紋。旋合長(zhǎng)度的確定：一般多用N組。根據(jù)公稱直徑和螺距選擇。見(jiàn)教材P158表9-4、9-5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)後加上基本偏差代號(hào)。如外螺紋：6f；內(nèi)螺紋：6H。3、螺紋精度設(shè)計(jì)(1)：

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：國(guó)標(biāo)有普通螺紋的表