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1、第八章 螺纹的公差与配合 8-1 概述在机械制造中，螺纹联接和传动的应用有很多，占有很重要的地位。根据其用途可分为三类:普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。本章主要介绍普通螺纹的互换性(满足可装配性旋入性和使用要求联结强度、传动精度)。 一、普通螺纹的基本牙型：指轴剖面内的螺纹轮廓形状：正三角形,顶部削去H/8,底部削去H/4.,设计：潘存云,二、普通螺纹的主要几何参数1、大径(D，d)：是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的大径基本尺寸相等，即D =d 。大径又称公称直径，是表征螺纹制件直径的特征参数，设计时取标准值。、小径(D1，d1)：是指与内螺纹牙顶或外
2、螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。,、中径(D，d)： 中径是指一个假想圆柱体直径，其母线在H/2处，在此母线上牙体与牙槽的宽度相等，均为P/2(P为螺距)。中径的大小决定了牙侧相对于轴线的径向位置,是影响内外螺纹配合的主要参数。 4螺距(P)： 指相邻两牙在中径母线上对应两点间的轴向距离；,5单一中径(D2s，d2s)：（见下页图） 单一中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上牙槽宽度等于P/2处，而不考虑牙体宽度大小。 实际螺纹可以用三针测量法很方便地测得单一中径,所以可用D2s，d2s表示螺纹中径的实际值D2a，d2a。 注: 当P无误差时： D2s(d2s）= D2(d2）
3、= D2a（d2a）,牙型角（)与牙型半角（/2）： 牙型角 ：是指在螺纹基本牙型上，牙侧间的夹角。普通螺纹的牙型角为60。 牙型半角/2：是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30。牙型角正确时,牙型半角可能有误差。 螺纹旋合长度Le：螺纹旋合长度是指内外螺纹沿轴线方向相互旋合的长度。8、普通螺纹的公称直径与螺距见GB193-81；普通螺纹的基本尺寸见GB196-81（查机械设计指导书）。,1.螺纹牙型 2.螺纹大径 3.螺纹旋向 4.螺纹线数 5.螺纹螺距和导程,10-1-4,螺纹要素,内、外螺纹配 合使用，五要 素须相同,返回,10-1-5,螺纹五要素之1牙
4、型,60,普通螺纹（代号M）,梯形螺纹（代号Tr）,30,返回,10-1-6,螺纹五要素之1,55,管螺纹（代号G）,返回,10-1-7,牙型,管螺纹（代号G）,普通螺纹（代号M）,梯形螺纹（代号Tr）,锯齿形螺纹（代号S）,矩形螺纹 （非标准螺纹）,倒棱角,返回,螺纹五要素之2大径,内螺纹,外螺纹,返回,10-1-9,螺纹五要素之3旋向,左 旋,右 旋,返回,螺纹五要素之4线数N,双线螺纹,单线螺纹,返回,10-1-11,螺纹五要素之5螺距P,导程T=PN,返回, 8-2 普通螺纹几何参数对互换性的影响如图所示：由于螺纹结合仅在内外螺纹的侧面接触,在顶径和底径处均有间隙,所以决定螺纹旋合性和
5、配合质量的主要参数是中径、螺距和牙型半角。三者的影响最后以作用中径来统一，即将螺距和牙型半角两项误差分别折算为中径当量来考虑。所以国家标准只对TD2(Td2)作了规定。,一中径误差对互换性的影响 1.中径误差:指中径的实际尺寸(以单一中径体现)与公称中径之代数差。即：2.实际中径的大小及其影响:（见下页图）,进刀越深,外螺纹的中径尺寸越小,内螺纹的中径尺寸越大。中径的大小决定了牙侧的径向位置,影响螺纹配合的松紧程度。就外螺纹而言,中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。 3、中径公差:见表9-3 。 G，H中径基本偏差：见表9-2 e，f，g，h 二螺距
6、误差对互换性的影响 1、螺距误差产生的原因: 1)机床运动链的传动误差； 2)成型刀具(板牙、丝锥)本身的螺距误差。,螺纹中径和顶径的基本偏差：,2、螺距误差的分类 (1)、螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其公称值之代数差。 P=Pa-P (2)、螺距累积偏差：（见上页图）是指在规定的螺纹长度内，同名牙侧与中径线交点的实际距离与其理论值的差值：P=L-nP它与旋合长度有关。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。 3 、P对互换性的影响:P增大，导致内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。,三、牙型半角对互换性的影响 1、牙型半角误差:/2 是指左、右牙型半角的实际 值对其公称值的差值。 2、产生原因
7、1)牙型角有误差； 2)牙型角无误差，但牙型角相对于轴线的位置不正确，造成左右牙型半角不等(1/2 2/2) 。 3、 /2对使用性能的影响:旋合时产生干涉。,四中径当量fp 、 f/2为了消除由于 P 、 a/2造成的螺牙干涉，几何上可以证明:可将外螺纹作用中径减小两个数值fp 、 f/2 ，或将内螺纹作用中径加大两个数值fp 、 f/2 。fp 、 f/2 就是为补偿 P 、 a/2而折算到中径上的数值，称为螺距累积误差和半角误差的中径当量。 同样由几何关系可证：,L理论=nP,L实际=nP1,P,Fp/2,螺距累积偏差对旋合性的影响示例（1）：,内螺纹,外螺纹,螺距累积偏差对旋合性的影响
8、示例（2）：,K1 、K2为系数，对于外螺纹：当1/2（2/2）为正时，K1（K2）取2；当1/2（2/2）为负时，K1（K2）取3，即正2负3；对于内螺纹：反之，当1/2（2/2）为正时，K1（K2）取3；当1/2（2/2）为负时，K1（K2）取2，即正3负2。 五.作用中径、中径公差及保证螺纹互换性的条件1、作用中径：d2m、D2m 由于 P 、 a/2均用中径来补偿，对外(内)螺纹来讲，d2a (D2a)需减小或增大fp 、 f/2。即：d2a= d2m fp f/2D2a = D2m+ fp + f/2 于是：,外螺纹：内螺纹：意义:作用中径将 P 、 a/2及实际中径三者联系在一起，
9、它是保证螺纹互换性的最主要参数.所以普通螺纹用中径公差Td2 、 TD2即可控制 P 、 a/2及中径本身的尺寸偏差(形状偏差)。GB中无单独的TP、T/2。 2、螺纹中径合格性判断原则 (1)针对一对螺纹：为保证内外螺纹能顺利旋合,应使：D2md2m,(2)针对单个螺纹，由泰勒原则： 外螺纹： d2m d2max ，d2a d2min ； 内螺纹： D2m D2min ， D2a D2max 。讨论：由当：d2a=MMS=d2max，D2a=MMS=D2min 时，不允许有 P 及a/2，即： fp = f/2=0 当D2a、d2a偏离MMS时,才允许有 P 、 a/2,所以D2a、d2a应
10、尽量靠近最小实体处,以便允许有较大的 P 、 a/2,从而降低加工成本。,3、中径公差Td2、TD2：以上D2m、d2m公式及（1）（2）及其结论均表明了中径的合格性，可用公差带表示之：见下页图。, 8-3 普通螺纹公差与配合（保证螺纹旋合性及使用性能的其它因素）一、普通螺纹公差带 :（H/h配合）牙型公差带，在螺纹轴线方向上计量。,1、关于中径、顶径（d、D1）: 中径：影响螺纹互换性的主要因素； 顶径：便于测量,能保证足够的联接强度通过顶径大小保证旋合高度。 (1)公差等级：39级，见表9-1。基本级为6级； (2)公差值：表9-3 、9-2. (3)基本偏差：内螺纹:G 、H.外螺纹:e
11、 、f 、g 、h。基本偏差值：表9-2。常用配 合：H/ h(间隙最小,保证接触高度)。 2、关于底径（d1、D）：,螺纹中径和顶径的基本偏差：,不规定具体公差值，只规定内外螺纹牙底实际轮廓不超越MML牙型，以保证旋合时不发生干涉. 措施:加工时进刀量稍深一些（导致外螺纹尺寸变小，内螺纹尺寸变大，留出顶隙）。 二、旋合长度螺纹结合的精度不仅与制造公差有关，还与螺纹联接件结合的旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距的累积误差愈大，配合精度越难保证。因此螺纹精度由公差带及旋合长度构成：由使用要求 旋合长度、螺纹精度 查表9-4 中径、顶径公差带代号。,三、普通螺纹的标记：完整的螺纹标记由螺纹代号（牙型
12、符号公称直径中径、顶径公差带代号）和螺纹旋合长度组成，中间用“”隔开。 举例：M105g6gSM101LH6H30M202LH6H/5g6g 四、螺纹公差带的选用由螺纹公差等级（39)和基本偏差代号相组合，可以得到多种不同的公差带。为了减少刀具量具的规格数量,提高经济效益,对内外螺纹规定了11（13）种公差带,见表9-4。,1 、精密级：4H,5H,4h,要求配合性质稳定,间隙小,定心精度高,以承受振动、交变冲击载荷； 2 、中等级: 6H,6h,6g,用于一般用途联结。 、粗糙级: 7H,8h,用于精度要求不高及制造困难的螺纹。4、旋合长度的选择：N一般用途L铝合金等强度较低的零件,选L可保
13、证螺牙的强度；S受力不大且空间位置受限制：锁紧螺母,调整用的螺纹。,5、配合的选用：为保证足够的径向接触高度，最好选用H/g、H/h、G/h的配合。 五 、 螺纹工作表面的粗糙度(Ra,um)国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值：,【例题：】某外螺纹的代号为M2426g，加工后测得：da=23.850mm，d2a=22.521mm，P=+0.05mm，1/2=+20， 2/2=-25。试判断该螺纹中径和顶径是否合格。,解： （1）画中径、顶径公差带图：查机械设计指导书附表4.2：d2=22.701；再查表92、93：中径：es=0.038， Td2=0.170；大径: es=0.038， Td=0
14、.280，作图:见下页。 （2）判断中径的合格性：d2max= d2+es=22.701-0.038=22.663d2min= d2maxTd2=22.663- 0.170=22.493fP=1.732|P|=1.7320.05=0.087,f/2=0.073Pk1|1/2|+k2 |2/2| =0.0732(220+325)=16.8m=0.017mm d2m=d2a+ fP+f/2= 22.521+0.087+0.017=22.625 按泰勒原则: d2m=22.625d2max=22.663，d2a=22.521d2min=22.493，故中径合格。 (3) 判断大径的合格性： dmax
15、=d+es=240.038=23.962dmin= dmaxTd=23.9620.28=23.682dminda=23.850dmax，故大径合格。,第九章 圆柱齿轮传动的互换性 9-1 概述 一、圆柱齿轮传动的使用要求 1、传递运动的准确性运动精度(第公差组)。若主动轮(测量齿轮)的齿距(P)没有误差，而从动轮(被测齿轮)的齿距存在不均现象时，要求从动轮在一转范围内，其最大转角误差（）应限制在一定范围内，以控制从动轮与主动轮在一转范围内的传动比变化。 产生原因：齿距误差。,返回,轮齿,轮缘,辐板,轮榖,轴孔,键槽,齿轮的结构,2、传动平稳性工作平稳性精度(第公差组) . 同上，要求从动轮在转一齿范围内，其最大转角误差（）应限制在一定范围内，即控制瞬时传动比的变化，以避免产生冲击、振动和噪声。 3、载荷分布均匀性接触精度(第公差组) 要求齿轮啮合时齿面接触良好，以提高承载能力，保证使用寿命。（见下页图）以上三项是齿轮自身的制造精度要求，有相应的公差项目对其控制。,
