第九章 螺纹联接的互换性及精度设计第一节 概 述第二节 螺纹几何参数误差对互换性的影响 第三节 普通螺纹的公差带及其选用第四节 梯形螺纹的公差带及其选用 第一节 概 述一、螺纹分类及其使用要求螺纹联接在机电产品中应用广泛，它是 由相互结合的内、外螺纹组成内、外螺 纹通过相互旋合及牙侧面的接触作用，实 现零件间的联接、紧固及相对位移等功能 螺纹按其用途可分为下述三类：一、螺纹分类及其使用要求• (1)紧固螺纹 用于紧固或联接零件，如米制普通螺 纹等这是使用最广泛的一种螺纹联接对这种螺纹 联接的主要要求是可旋合性和联接的可靠性• (2)传动螺纹 用于传递动力或精确的位移，如丝杠 等对这种螺纹联接的主要要求是传递动力的可靠性 ，或传动比的稳定性(保持恒定)这种螺纹联接要求 保证一定的间隙，以便传动及储存润滑油• (3)紧密螺纹 用于密封的螺纹联接对这种螺纹联 接的主要要求是联接紧密，不漏水、漏气和漏油，如 管螺纹联接二、普通螺纹的基本牙型及其主要参数普通螺纹的基本牙型如图9-1所示，它是削去 原始三角形顶部和底部所形成的内、外螺纹共有 的理论牙型。
它是确定螺纹设计牙型的基础普 通螺纹的主要参数有：图图9-1 普通螺纹纹的基本牙型及主要参数二、普通螺纹的主要参数(1)大径(D或d) 与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相 切的假想圆柱的直径 (2)小径(D1或d1) 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶 相切的假想圆柱的直径 (3)中径(D2或d2) 一个假想圆柱的直径该圆 柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方 (4)单一中径(D2DY或d2DY) 一个假想圆柱的直径 该圆柱的母线通过牙型上沟槽宽度等于1/2基 本螺距的地方螺 纹 中 径图图9-2 螺纹纹中径二、普通螺纹的主要参数(5) 螺距P 相邻两牙在中径线上对应两点间的 轴向距离 (6)牙型角α 在螺纹牙型上，两相邻牙侧间 的夹角称为牙型角普通螺纹的牙型角α= 60º牙型角的一半称为牙型半角α/2 (7)牙型半角α1、α2 在螺纹牙型上，牙侧与 螺纹轴线的垂线间的夹角α1表示左牙型半角 、α2表示右牙型半角，普通螺纹的基本牙型半 角α1=α2=30º (8)原始三角形高度H 由原始三角形顶点沿垂 直于螺纹轴线方向到其底边的距离二、普通螺纹的主要参数(9)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。
(10)螺纹最大实体牙型 由设计牙型和各直径 的基本偏差和公差所决定的最大实体状态下 的螺纹牙型 (11)螺纹最小实体牙型 由设计牙型和各直径 的基本偏差和公差所决定的最小实体状态下 的牙型第二节 螺纹几何参数误差对互 换性的影响 一、螺距误差的影响 对于普通螺纹，螺纹误差会影响螺纹 的旋合性和联接强度为便于分析，假设内螺纹具有理想 的牙型，外螺纹的中径及牙型半角与内 螺纹相同，但是螺距有误差，并假设外 螺纹的螺距大于内螺纹的螺距，在几个 螺牙长度上，螺距累积误差为△p∑，这 时，在牙侧处将产生干涉(如图9-3中的 阴影部分)螺距累积误差对旋合性的影响图图9-3 螺距累计误计误差对对旋合性的影响二、牙型半角误差的影响牙型半角误差同样会影响螺纹的旋合性 和联接强度为了便于分析，假设内螺纹具有理想的 牙型，外螺纹的中径和螺距与内螺纹相同， 但是牙型半角有误差如图9-4所示，当外 螺纹的牙型半角小于(图9-4a)或大于(图9- 4b)内螺纹的牙型半角时，在牙侧处将产生 干涉(图中阴影线部分)牙型半角误差引起的牙侧干涉图图9-4 牙侧误侧误差引起的牙侧侧干涉当外螺纹的牙型半角小于内螺纹的牙型半角时 ，由图9-4a中的ABC，按正弦定理得对普通螺纹，H=0.866P，代入上式得当外螺纹牙型半角大于内螺纹牙型半角时，同理可 推出 牙型半角的中径当量三、中径误差对互换性的影响螺纹纹中径误误差是指中径实际实际 尺寸与中径公称尺寸之代数差。
外螺纹纹中径比内螺纹纹中径大就会影响螺纹纹的旋合性；反之，则则使配合过过松而影响联联接的可靠性和紧紧密性，削弱联联接强度因此，对对中径误误差也必须须加以限制四、螺纹中径合格性的判断原则实际实际 螺纹纹往往同时时存在中径、螺距和牙型半角 误误差，而三者对对旋合性均有影响螺距和牙型 半角误误差对对旋合性的影响已由前面分析可知： 对对于外螺纹纹，其效果相当于中径增大了；对对于 内螺纹纹，其效果相当于中径减小了这这个增大 了或减小了的假想螺纹纹中径，叫做螺纹纹的作用 中径外螺纹的作用中径 图图9-5 外螺纹纹的作用中径GB/T 14791—1993对作用中径定义如下： 在规定的旋合长度内，恰好包络实际螺纹的一 个假想螺纹的中径，这个螺纹具有理想的螺距 、半角以及牙型高度，并另在牙顶和牙底留有 间隙，以保证包容时不与实际螺纹的大、小径 发生干涉螺纹作用中径的值为 :外螺纹 内螺纹 螺纹纹的作用中径普通螺纹中径合格性的判断举例图图9-6 普通螺纹纹中径合格性的判断举举例螺纹中径合格性判断原则即螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径，而实际螺纹上任何部位的单一中径 不能超出最小实体牙型的中径，即 外螺纹纹 内螺纹纹第三节 普通螺纹的公差带及其选用 一、普通螺纹公差从互换性的角度来看，螺纹的基本几何要素有五个，即大径、小径、中径、螺距和牙 型半角。
但普通螺纹在内、外螺纹配合以后 ，在大径之间和小径之间实际上都是有间隙 的，对螺距和牙型半角不单独规定公差，而 是用中径公差来综合控制 一、普通螺纹公差 在普通螺纹中，为了满足互换性的要求，就只须 规定大径、中径和小径公差但由于外螺纹和内螺 纹的底径(d1和D)是在加工时和中径一起由刀具切出 ，其尺寸由刀具保证，因此也不规定公差这样在 螺纹公差标准中，就只规定了d、d2和D2、D1的公差 其各自的公差等级见表9-2，公差值见表9-3和表9- 4 表9-2 普通螺纹公差等级(摘自GB/T 197—2003) 螺纹直径公差等级螺纹直径公差等级内螺纹小 径 D14、5、6、7 、8外螺纹大 径 d4、6、8内螺纹中 径 D24、5、6、7 、8外螺纹中 径 d23、4、5、6 、7、8、9二、普通螺纹基本偏差在普通螺纹标准中，对内螺纹规定了两种公差带位置，其基本偏差分别为G、H；对外螺纹规定了四种公差带位置，其基本偏差分 别为e、f、g、h如图9-7所示，H、h的基本偏差为零，G的基本偏差为正值，e、f、g的基本偏差为负值各基本偏差的数值见表9-4 螺纹公差带 图图9-7 螺纹纹公差带带三、普通螺纹的公差带及其配合用标准规定的各种基本偏差、顶径公差和中径公差可以组成很多种公差带。
若不加以限制就会使螺纹公差带种类繁多，给组织专业化生产带来困难为此，标准规定了内、 外螺纹的选用公差带，见表9-5表9-5 螺纹选纹选 用公差带带(摘自GB/T 197—2003)大量生产产的精制紧紧固螺纹纹，推荐采用带带方框的公差带带； 带带*号的公差带优带优 先选选用，加（）的公差带带尽量不用内、外螺纹选纹选 用的公差带带可以任意组组合，为为 了保证证足够够的接触高度，加工好的内、外螺纹纹 最好组组成H/g、H/h或G/h的配合一般情况采 用最小间间隙为为零的H/h配合；对对用于经经常拆卸 、工作温度高或需涂镀镀的螺纹纹，通常采用H/g 或G/h，它们们是具有保证间证间 隙的配合 螺纹纹配合的选选用四、普通螺纹的标记普通螺纹纹的完整标记标记 由螺纹纹代号、螺纹纹公差带带代 号和螺纹纹旋合长长度代号所组组成，见见如下标记标记 示例： 例 题例9-1 有一螺母，大径D为24mm，中径D2=22.051mm，螺距为3mm，螺母中 径的公差带为6H，加工后测得尺寸为：单一中径D2DY=22.285,螺距误差 μm，牙型半角误差μm ,试画出中径公差带图，并判断该螺母是否合格？解 根据已知条件，查表9-3、表9-4得，基本偏差EI=0，中径公差μm，则 中径的上偏差ES=EI+TD2=+μm μm 例 题故该该螺母合格，满满足互换换性要求。
其公差带图带图 如图图9-8所示图图9-8 例9-1的中径公差带图带图第四节 梯形螺纹的公差带及 其选用 螺旋传动传动 是广泛用来传递传递 运动动和动动力的 一种机械传动传动 传动传动 螺纹纹的牙型多采用梯形， 因为为梯形螺纹纹的螺旋传动传动 具有传动传动 平稳稳和可靠 的优优点，而且螺纹纹加工方便在各种机电产电产 品中常常采用梯形螺纹纹将 旋转转运动转换动转换 成直线线运动动，如车车床的尾座、各 种机床的进给进给 机构、千斤顶顶、压压力机等等一、梯形螺纹基本牙型梯形螺纹的特点是内、外螺纹仅中径公 称尺寸相同，而小径和大径的公称尺寸不同 ，这与普通螺纹是不一样的梯形螺纹的牙 型与公称尺寸按GB/T 5796.3—2005的规定 ，如图9-9所示公称尺寸的名称、代号及 关系式见表9-7 梯 形 螺 纹 图图9-9 梯形螺纹纹由于GB/T 5796.4—2005《梯形螺纹 公差》是一般用途的传动螺纹，其加工工艺和检测 方法与普通螺纹极为相似，所以采用了与普 通螺纹相同的公差原则为此，普通螺纹中 有关的牙型公差带、作用中径、中径合格性 的判断原则、公差结构等概念和原则均适用 于梯形螺纹。
二、梯形螺纹公差 (1) 梯形螺纹的公差等级GB/T 5796.4—2005对梯形螺纹各直径规定的公差等级如下： 内螺纹小径D1和外螺纹大径d只规定了4级一个等级，而对内螺纹中径D2、外螺纹中径d2和外螺纹小径d3规定有7、8、9级共三个等级它们的公差数值见表9-8～表9-10 二、梯形螺纹公差，而 二、梯形螺纹公差 (2) 梯形螺纹纹的基本偏差GB/T 5796.4—2005对对 内螺纹纹大、中、小径(D4，D2，D1)只规规定了 一种公差带带位置H，即基本偏差EI为为零，如 图图9-10所示对对外螺纹纹大、小径(d，d3)也只 规规定了一种公差带带位置h，基本偏差es为为零 而对对中径d2则规则规 定了e、c两种公差带带位置， 其基本偏差es为负值为负值 ，如图图9-11所示内、 外螺纹纹中径的基本偏差见见表9-11 内螺纹公差带 图图9-10 内螺纹纹公差带带外螺纹公差带 图图9-11 外螺纹纹公差带带三、梯形螺纹精度与公差带的选用梯形螺纹精度由旋合长度和公差带共同 构成，据此梯形螺纹精度分有中等和粗糙 两个精度级别，见表9-12 精度内螺纹外螺纹 NLNL 中等7H8H7e8e 粗糙8H9H8c9c表9-12 内、外螺纹选纹选用的公差带带四、梯形螺纹的标记梯形螺纹纹的标记标记 由梯形螺纹纹代号、公差带带代号及旋合长长度代号组组成。
梯形螺纹纹代号由表示梯形螺纹纹特征的字母“Tr”和表示梯形螺纹纹直径与螺距的数字组组成 四、梯形螺纹的标记Tr40×7－7H－L 旋合长长度组别组别 代号（不注时为时为 中等旋合长长度）内螺纹纹中径公差带带代号梯形螺纹纹代号（公称直径40mm，螺距7mm）Tr40×14（P7）LH－7e梯形螺纹纹代号（公称直径40mm，导导程14mm， 螺距7mm，左旋，不注时为时为 右旋)外螺纹纹中径公差带带代号螺纹纹副：Tr40×7—7H/7e五、丝杠工作图的标注示例图图9-12 丝丝杠工作图图。