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1、几何量公差与测量技术,8 普通螺纹公差,本章基本内容,8.1 概 述 8.2 螺纹几何参数偏差对互换性的影响 8.3 普通螺纹的公差与配合 8.6 普通螺纹的检测 重点：掌握普通螺纹公差与配合的特点及标注。 难点：螺纹几何参数误差对螺纹互换性的影响。,8.1 概 述,一、螺纹的分类 螺纹结合是机器制造中应用非常广泛的一 种结合形式，按其用途可分为三类：普通螺纹、 传动螺纹和紧密螺纹。,注意：本讲仅研究普通螺纹,二、普通螺纹及其使用要求 普通螺纹又称紧固螺纹，主要用于联接和紧 固各种机械零件。这类螺纹联接的使用要求是可 旋合性(为便于装、拆)和联接的可靠性（保证螺 牙不会过早损坏和自动松脱）。,
2、其主要几何参数有：大径 、小径、中径以及螺矩、 牙型角、牙型半角和螺纹旋合长度等。,普通螺纹的基本 牙型是在轴截面内定 义的。是在高为H的 正三角形上截去顶部 和底部形成的，该牙 型具有螺纹各几何参 数的基本尺寸。 相互结合的内、 外螺纹具有相同的基 本牙形，故有相同的 各参数基本尺寸。,三、普通螺纹的基本牙型和几何参数,8.1 概 述,1、 大径 ( D ，d ),是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想 圆柱面的直径。故外螺纹的大径d 又称“顶径” ， 内螺纹的大径D又称“底径” 。,注意：大径基本尺寸为普通螺纹的公称尺寸。,2、 小径 ( D1 ，d1 ),是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相
3、重合的假想 圆柱面的直径。 内螺纹的小径D1又称“顶径”， 外螺纹的小径d1又称“底径“。,3、中径 ( D，d ),是指通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等地 方的一个假想圆柱面的直径。该圆柱面的母线称 为中径线，中径圆柱的轴线为螺纹轴线。,注意：这一定义 既适用于没有误 差的理想螺纹， 也适用于有误差 的实际螺纹。,4、 单一中径 ( D2s ，d2s ),= P/2,注意：单一中径是按三针法测量中径定义的最实用的中径尺寸。 因为该直径在槽宽为固定值处测量，测量方便；而且还 可以有效地控制中径本身的尺寸。,是通过螺纹牙型上沟槽 宽度等于1/2基本螺距地方 的假想圆柱面的直径。 无螺距误差时就等
4、于螺 纹中径； 有螺距误差与中径不等。,5、 作用中径 ( D2m ，d2m ),外螺纹的作用中径 是指在规定的旋合长度 内，与实际外螺纹外接 的最小理想内螺纹的中 径。 内螺纹的作用中径 是指在规定的旋合长度 内，与实际内螺纹内接 的最大理想外螺纹的中 径。,6、 螺距 ( P ),是指相邻同名牙侧在中径线上对应两点间的轴 向距离。,8、 牙型角和牙型半角（、/2 ）,牙型角：是指在螺纹轴剖面内，螺纹牙型 上相邻两牙侧间的夹角。 普通螺纹的基本牙型角为 60 牙型半角：是在螺纹牙型上，牙侧与螺纹 轴线的垂线的夹角。 普通螺纹的基本牙型半角为/230,9、螺纹旋合长度,是指两个相互结合的内、外
5、螺纹，沿螺纹 轴线方向相互旋合部分的长度。,8.2 螺纹几何参数偏差 对互换性的影响,各项几何参数在加工过程中不可避免地会产生一 定的加工误差。不仅会影响螺纹旋合性，还影响配合 松紧、接触高度、联接的可靠性,进而影响螺纹互换性。,二、螺纹作用中径的计算 三、螺纹中径合格性判断原则,一、螺纹几何参数偏差对互换性的影响,1、大、小径偏差的影响 2、中径偏差的影响 3、螺距偏差的影响 4、牙型半角偏差的影响,顶径公差,中径公差 （综合公差）,1、大、小径偏差对螺纹互换性的影响,内、外螺纹加工后, 外螺纹的大径和小径要分 别小于内螺纹的大径和小 径，使内、外螺纹在牙底 和牙顶联接处留有一定间 隙，以保
6、证旋合性。 为了保证必要的联接 强度牙底和牙顶处的间隙 也不可过大，所以内、外 螺纹大、小径的尺寸必须 控制。,一、几何参数偏差对互换性的影响,D d ， D1 d1,注意: 国标对于外螺纹的小径（底径）只规定了最大极 限尺寸d1max ; 对于内螺纹的大径（底径）仅规定 了最小极限尺寸Dmin 。一般由刀具保证。,注意:国标仅规定了外螺纹大径和内螺纹小径（顶径） 的公差。,2、 中径偏差对螺纹互换性的影响,外螺纹中径大于内螺纹中径时，就会影响旋合性； 反之，则会使牙侧间间隙增大，联接强度降低。因此国 标中规定了普通螺纹中径公差用以控制螺纹的中径偏差。,注意：实际中径大小决定牙廓径向位置，与加
7、工时进刀 深度有关。进刀越深外螺纹中径越小、内螺纹中径越大。,D2a = D2a - D2, d2a = d2a - d2,3、螺距偏差对螺纹互换性的影响,螺距局部偏差（P）：是指在螺纹全长上，任 意单个实际螺距对公称螺距的最大偏差值，它与旋合长 度无关。 螺距累积偏差（P） ：是指在旋合长度内， 几个实际螺距对其公称值的最大差值。它与旋合长度有 关。,注意：螺距累积偏差是影响螺纹互换性的主因之一。,注 意,设在n个螺牙长度内，螺纹存在P,外螺纹：中径相当于增大一个数值 fp 内螺纹：中径相当于减小一个数值 fp,螺距累积偏差的中径当量（ fp ）：是为 补偿螺距累积偏差而折算到中径上的数值，
8、称为 螺距偏差的中径当量。 计算公式：,（=60普通螺纹）,P184页,3、螺距偏差对螺纹互换性的影响,4、半角偏差对螺纹互换性的影响,牙型半角偏差 （/2 ） 是指实际牙型半角 对其公称牙型半角之差。 是螺纹牙侧相对于螺纹 轴线的位置误差。对于 螺纹的旋合性和联接强 度均有影响。,外螺纹：中径相当于增大一个数值 f /2 内螺纹：中径相当于减小一个数值 f /2,牙型半角偏差的 中径当量 （ f/2 ）：,P185页,4、半角偏差对螺纹互换性的影响,注意：由于螺距和半角偏差对螺纹互换性的影响可以转 换为中径当量，因此国标中是以一个具有综合控制功能 的螺纹中径公差综合控制中径、螺距、半角三项偏
9、差。,二、螺纹作用中径的计算,外螺纹： 内螺纹：,d2m = d2a ( fp + f/2 ),D2m = D2a ( fp + f/2 ),D2m d2m 可自由旋合,注意：螺纹的作用中径是实际（单一）中径与螺距偏差、半角偏差的综合结果。是在旋合中真正起作用的中径。,三、螺纹中径合格性判断原则,由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性， 中径合格与否是衡量螺纹互换性的主要依据。判断中径 的合格性应遵循泰勒原则，即： 螺纹中径合格性判断原则：就是要求实际螺纹的作用 中径不允许超出最大实体牙型的中径（保证旋合），任 何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径（保 证连接的可靠性）。表达式为：
10、 外螺纹： 内螺纹：,d2m d2MMC ( d2max ) d2s d2LMC ( d2min ),D2m D2MMC ( D2min ) D2s D2LMC ( D2max ),8.3 普通螺纹的公差与配合,一、普通螺纹的公差带,普通螺纹的公差带与尺寸公差带一样，其大小由 公差决定，位置由基本偏差决定。标准(GBT197 2003)规定了螺纹的中、顶径公差；由其形成螺纹的牙 形公差带。,1、普通螺纹公差带的大小,表 8-2 螺纹公差等级 ( 摘自GB/T1972003 ),注意：公差数值详见表85和表86 。,注意：国标只规定了内螺纹小径D1和外螺 纹大径d（顶径）的公差,注意：由于螺距和
11、半角偏差对螺纹互换性的影响可以转 换为中径当量，因此国标中是以一个具有综合控制功能 的螺纹中径公差综合控制中径、螺距、半角三项偏差。,2、普通螺纹的公差带位置,螺纹公差带的位置是指牙型公差带相对与 基本牙型的位置，该位置由基本偏差（靠近零 线的那个偏差）决定。,由于普通螺纹联接的配合性质只能是间隙 配合，国标规定： 内螺纹的基本偏差均为下偏差（EI） 外螺纹的基本偏差均为上偏差（es）,一、普通螺纹的公差带,8.3 普通螺纹的公差与配合,内螺纹的基本偏差为下偏差（EI）： 国标对内螺纹规定了两种基本偏差，代号为H 和G,2、普通螺纹的公差带位置,外螺纹的基本偏差为上偏差（es）： 外螺纹规定了
12、四种基本偏差，代号为e、f、g、h,2、普通螺纹的公差带位置,二、螺纹的旋合长度,螺纹的精度不仅与螺纹公差等级有关，还与螺纹旋 合长度有关。旋合长度愈长，螺距累积误差愈大，愈难 旋合；且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度。因此旋合 长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。 国标中将螺纹的旋合长度分为三组。,三、螺纹公差带与配合的选用,根据使用场合，螺纹精度分为精密、中等、粗糙 三级。一般用途选用中等级；要求配合性质稳定、配合 间隙小，需要保证一定的定心精度的选用精密级；精度 要求不高或制造困难时，选用粗糙级。,四、普通螺纹的表面粗糙度,螺纹的表面粗糙度可根据下表所推荐的Ra 的数值选用。对于疲劳强度要
13、求高的螺纹牙底 表面，其Ra值不应大于0.32m。,8.3 普通螺纹的公差与配合,表 8-12 螺纹表面粗糙度Ra m,五、普通螺纹的标记,普通螺纹的完整标记由螺纹的特征代号、 尺寸代号、公差带代号及螺纹旋合长度代 号和旋向代号所组成。其中： 1.特征代号：普通螺纹用“M” 2.尺寸代号：包括公称直径（D或d）、导程 （Ph）和螺距（P），粗牙螺纹可省略标注其 螺距。必要时，线数可在螺距数值后加括号用 英文说明。,8.3 普通螺纹的公差与配合,五、普通螺纹的标记,普通螺纹的完整标记由螺纹特征代号、尺 寸代号、公差带代号及螺纹旋合长度代号和旋向 代号所组成。其中： 3.公差带代号：包括中径公差带
14、代号和顶径公 差带代号，中径在前，顶径在后，若中、顶径代 号相同，则只写一个。与尺寸代号间用半字线 “-”分开。 下列情况不标注公差带代号：公称直径 D1.4mm的5H和D1.6mm的6H和螺距 P=0.2mm且公差等级为4级之内螺纹；公称直 径d1.4mm6h和d1.6mm6g之外螺纹。 内、外螺纹配合时，它们的公差带中间用斜线分开，左为内，右为外。,4.旋合长度代号：对短和长旋合组，要求在 公差带代号后分别标注 “S”和“L”，与公 差带代号间用半字线“-”分开。中等旋合长 度不标注“N”。 5.旋向代号：对于左旋螺纹，要求在旋合长 度代号后加注“LH”代号。与旋合长度代号间 用半字线“-
15、”分开。右旋螺纹省略旋向代号。 标记示例如下：,示例：M6表示普通、单线、粗牙螺纹，公称直径为 6mm，公差带代号6H或6g （内或外螺纹）， 中等旋合长度，右旋。,五、普通螺纹的标记,示例 ：,示例 ：,8.6 普通螺纹的检测,综合检测 （工具螺纹极限量规） 单项测量,普通螺纹的检测方法,是用螺纹的牙形公差带控制螺纹各参数误差 综合形成的实际牙廓。,高精度螺纹（如螺纹极限量规）应对各参数 分别进行检测。生产中主要采用工具显微镜测量 螺纹的螺距、半角偏差；利用三针法测量螺纹单 一中径。按泰勒原则判断螺纹合格性。,通规按螺纹的最大实体牙型 制造、完整牙型，用来检验被测螺纹 的作用中径，控制其不得超出最大实 体牙型中径。检验时要能顺利旋合 （保证旋合性）。 止规按螺纹中径的最小实体 尺寸制造、截短牙型，用来检验被测 螺纹的实际中径，控制其不得超出最 小实体牙型中径。检验时不能旋合或 不完全旋合（保证连接强度）。,综合检测（工具螺纹极限量规）,单项测量,思考与练习,思考：P198页 8-1 8-4 作业：P198页 习题 8-1,
