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1、第九章 圆柱螺纹公差与检测,1 概述,一、螺纹的种类及使用要求,*本章主要讨论普通螺纹的公差配合与检测,二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数,H,H,H/4,H/8,大径,小径,轴线,轴线,轴向剖面的 原始三角形 (等边三角形),轴向剖面 基本牙型 的形成,P,螺纹的几何参数,牙型原始三角形高度,与螺距值有关,牙高（牙型高度）：5/8H,H=0.866025404P,经验计算公式： 中径=大径-0.6495P 小径=大径-1.0825P,螺距和导程的关系,单线螺纹： P=L,螺距,=导程,多线螺纹： P=L/n,螺距,根据螺纹的基本牙型，可以定义它的几个主要参数,大径(D、 d） 与外螺纹牙顶
2、或内螺纹牙底相切的假想 圆柱的直径，是公称直径 。,小径（D1、 d 1） 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的 假想圆柱的直径。,中径（D2、d 2） 螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的 地方假想圆柱的直径。,螺距相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。,牙型角（ ） 在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。,牙侧角（ 1和2） 在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线 的垂线间的夹角 。,旋合长度两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相 互旋合部分的长度。,1 概述,螺纹接触高度 在两个相互配合螺纹的牙型上，它们的牙侧重合部分的径向距离 等于H/。,螺纹旋合长度两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向 相互旋合部分的长度。,2 螺纹
3、几何参数误差对互换性的影响,要实现普通螺纹的互换性，必须保证: 1. 内、外螺纹自由旋合； 2. 具有足够的连接强度。,对互换性有影响的因素是螺纹加工过程中几何参数产生误差，这些误差包括：螺纹直径偏差、螺距误差、牙侧角偏差。,一、螺纹直径偏差的影响,直径偏差螺纹大、中、小径的实际尺寸 分别与其对应基本尺寸之差。 若外螺纹直径比内螺纹大，则影响旋合 性；若外螺纹直径比内螺纹小得过多， 则会使联接强度降低。 由于螺纹的配合面是牙侧面，故中径偏差 对螺纹互换性的影响最大。,螺距误差分为螺距偏差P和螺距累积误差P。 螺距偏差P ：是指单个螺距的实际值与其基本值之差，它与旋合长度无关。 螺距累积偏差P
4、：在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关。,二、螺距误差的影响,螺距误差的中径当量：fp（或FP）1.732P,（P往往以um为单位）,三、牙侧角偏差的影响,牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与其基 本值（30）之差。 1 1 30 2 2 30,内螺纹为理想螺纹 外螺纹存在 牙侧角偏差,左牙侧角偏差10 右牙侧角偏差20,把外螺纹螺牙沿螺纹径向移至蓝线处，可避开干涉区，螺纹的中径减小f 。,牙侧角偏差的中径当量： f(或F) = 0.073P(K1|1|+K2|2| ),单位：Pmm ； 分（ ）； f、 F m 。,牙侧角正负：顶径干涉为负，底径干
5、涉为正,系数取值：,牙侧角偏差可以折算为中径当量，即 f(或F) = 0.073P(K1| 1|+K2| 2| ),中径偏差直接影响螺纹的互换性，既影响旋合性 又影响连接强度。,螺距累积误差可以折算为中径当量，即 fp（或FP）1.732P,四、螺纹的单一中径和作用中径,中径（D2、d 2） 螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相 等的地方假想圆柱的直径。,单一中径（D2s、d2s）实际螺纹牙型上沟槽宽度 等于螺距基本值一半（P/2）的假想圆柱的直径。,作用中径（d2m、D2m） 在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的假想内（外）螺纹的中径，称为该外（内）螺纹的作用中径 。,单一中径,作用中径,螺
6、纹作用中径的计算公式 外螺纹：d2m=d2s+(fP+f) 内螺纹：D2m=D2s(FP+F),四、普通螺纹的合格性判断,判断螺纹的合格性是指判断大、中、小径和螺距误差、牙侧角偏差的合格性。,由于螺距累积误差和牙侧角偏差可以折算到中径上，这样，中径偏差和螺距误差、牙侧角偏差的综合结果可按泰勒原则判断，判断螺纹的作用中径和单一中径的合格性。,泰勒原则： 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，并且实际螺纹任何部位的单一中径不允超出最小实体牙型的中径。,对于外螺纹： d2md2max 且 d2sd2min 对于内螺纹： D2mD2min 且 D2sD2max,3 普通螺纹的公差与配合,沿基
7、本牙型分布； 位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值.,1.螺纹尺寸公差带的特点：,基本牙型,D,D2,D1,TD1/2,TD2/2,0|,G,内螺纹公差带位置-G,|,H,基本牙型,Td/2,Td2/2,D,D2,D1,内螺纹公差带位置-H,外螺纹公差带位置- e、f、g,|,外螺纹公差带位置 h,2公差带的大小和公差等级,GB197-81规定了普通螺纹中径和顶径的公差等级 ：,标准规定了三组旋合长度： 短旋合长度组S 中等旋合长度组N 和长旋合长度组L,二、螺纹的旋合长度,设计时通常采用中等旋合长度；强度较低而又受力较大的零件螺纹，应选择长旋合长度；对空间位置受限制或受力不大的螺纹，可选择短旋
8、合长度；对于调整用的螺纹，可根据调整行程的长短选择旋合长度。,螺纹的公差精度及其选用,三、螺纹的公差精度及公差带的选用,螺纹的公差精度分为 精密级、中等级 、粗糙级 。,公差精度和公差等级有何关系呢？,公差等级仅反映了中径和顶径尺寸精度的高低，但要综合评价螺纹质量，还应考虑旋合长度，因为旋合长度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。,一般用途的螺纹多采用中等级,4. 普通螺纹的选用公差带,普通螺纹的选用公差带（GB197-81 ）,5.普通螺纹的配合选择,为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标推荐优先采用H/g，H/h或G/h的配合。 对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，应选用H/g或G/
9、h组成配合。 对单件小批生产的螺纹，可用 H/h组成配合，以适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。,6.普通螺纹的标注,记住： 螺纹公差带代号与尺寸公差带代号相反！,左旋,简化标记：1. 粗牙螺纹的螺距可省略不标注， 2.（ 螺纹）公差带H和g不标注， 3. 中等旋合长度组代号N不标注； 4. 右旋螺纹不标注旋向代号。,螺纹标注：M 2027hL 中，“7h”表示（ ） A. 中径和大径公差带 B. 中径公差带 C. 小径公差带 D. 中径和小径公差带,思考：,四、应用举例,有一普通外螺纹M121 ，加工后测得单一中径d2s=11.275mm ，螺距累积误差P3m，左、右牙侧角偏差1+40，
10、230。试计算该螺纹的作用中径d2m，并按泰勒原则判别该螺纹中径的合格性。,解： 1. 确定中径的极限尺寸 该螺纹公差带为6g（省略标注）。,由附表9-1,d211.350mm； 由附表9-3 、附表9-2，Td2118m，es26m。 d2max d2es11.3500.02611.324 d2mind2maxTd211.3240.11811.206,2. 计算作用中径 fp1.732|P|1.7320.030.052mm f0.073P(K1| 1|+K2| 2)12.3m d2md2s+(fp+f) 11.339,3.判断中径合格性 d2s=11.275mm d2min=11.206mm
11、 ， 但d2m =11.339mmd2max=11.324mm，所以不合格。,2.用螺纹千分尺测量外螺纹中径,3 .影像法测量螺纹各几何参数,影像法测量螺纹是指用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像，按被测螺纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，也可测量其大径和小径。,螺纹量规分为“通规”和“止规”，通规具有完整牙型，并且螺纹长度应等于被测螺纹的旋合长度；止规采用截短牙型，并且只有23个螺距的螺纹长度。 检验内螺纹的是塞规，外螺纹的是环规。 检验时，“通规”能顺利与工件旋合，“止规”不能 旋合或不完全旋合，则螺纹为合格。反之，“通 规”不能旋合，则说明螺母过小，螺栓过大，螺 纹应返修。当“止规”能通过工件，则表示螺母 过大，螺栓过小，螺纹是废品,
