【公差标准】几何量公差与检测_第9章 圆柱螺纹公差与检测.pdf

第九章第九章第九章第九章圆柱螺纹公差与检测圆柱螺纹公差与检测圆柱螺纹公差与检测圆柱螺纹公差与检测1 1 概述概述概述概述一、一、一、一、螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求种类种类使用要求使用要求紧固螺纹紧固螺纹良好的旋合性，一定的连接强度。良好的旋合性，一定的连接强度。传动螺纹传动螺纹传递动力的可靠性，传递位移的准确性，具有一定的间隙。传递动力的可靠性，传递位移的准确性，具有一定的间隙。管螺纹管螺纹结合紧密，有一定的过盈。结合紧密，有一定的过盈。*本章主要讨论本章主要讨论本章主要讨论本章主要讨论普通螺纹普通螺纹普通螺纹普通螺纹的公差配合与检测的公差配合与检测的公差配合与检测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二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数HHH/4H/8大径小径大径小径轴线轴线轴线轴线轴向剖面的原始三角形轴向剖面的原始三角形(等边三角形等边三角形)轴向剖面基本牙型的形成轴向剖面基本牙型的形成小径小径D1、d1大径大径 D、d中径中径中径中径D D2 2、d d2 2轴线轴线o90H/8H3/8H/4P/2P/2/2HP 螺纹的几何参数螺纹的几何参数螺距和导程的关系螺距和导程的关系螺距和导程的关系螺距和导程的关系单线螺纹：单线螺纹：P=L螺距螺距=导程导程多线螺纹：多线螺纹：P=L/n螺距螺距导程导程根据螺纹的基本牙型，可以定义它的几个主要参数根据螺纹的基本牙型，可以定义它的几个主要参数大径大径(D、d）与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径，与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径，是公称直径。小径（是公称直径。小径（D1、d1）与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。中径（中径（D2、d2）螺纹牙型上螺纹牙型上沟槽和凸起沟槽和凸起宽度相等宽度相等的地方假想圆柱的直径。的地方假想圆柱的直径。螺距螺距相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。螺距基本值相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。螺距基本值P。牙型角（牙型角（）在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。牙侧角（牙侧角（1和和2）在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。旋合长度旋合长度两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分相互旋合部分的长度。的长度。1 概述螺纹接触高度螺纹接触高度 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。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，必须保证要实现普通螺纹的互换性，必须保证:1.内、外螺纹内、外螺纹自由旋合自由旋合；2.具有足够的具有足够的连接强度连接强度。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：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。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直径偏差螺纹大、中、小径的实际尺寸螺纹大、中、小径的实际尺寸分别与其对应基本尺寸之差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，性；若外螺纹直径比内螺纹小得过多，则会使联接强度降低。则会使联接强度降低。由于螺纹的配合面是牙侧面，故由于螺纹的配合面是牙侧面，故中径偏差中径偏差对螺纹互换性的影响最大。对螺纹互换性的影响最大。?螺距误差分为螺距偏差螺距误差分为螺距偏差P和螺距累积误差和螺距累积误差P。?螺距偏差螺距偏差P：是指单个螺距的实际值与其基本值之差，：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。它与旋合长度无关。?螺距累积偏差螺距累积偏差P：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，：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。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：螺距误差的中径当量：fp（或（或FP）1.732P三、牙侧角偏差的影响牙侧角偏差牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与其基是指牙侧角的实际值与其基本值（本值（30）之差。）之差。11 3022 30（12 内螺纹为理想螺纹内螺纹为理想螺纹外螺纹存在 牙侧角偏差左牙侧角偏差外螺纹存在 牙侧角偏差左牙侧角偏差10 右牙侧角偏差右牙侧角偏差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：牙侧角偏差的中径当量：f(或或F)=0.073P(K1|1|+K2|2|)单位单位：Pmm；（）；f、Fm。?牙侧角偏差可以折算为中径当量，即牙侧角偏差可以折算为中径当量，即f(或或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。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，即螺距累积误差可以折算为中径当量，即fp（或（或FP）1.732P四、螺纹的单一中径和作用中径中径（中径（D2、d2）螺纹牙型上螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相沟槽和凸起宽度相等等的地方假想圆柱的直径。的地方假想圆柱的直径。单一中径（单一中径（D2s、d2s）实际螺纹牙型上实际螺纹牙型上沟槽宽度等于螺距基本值一半（沟槽宽度等于螺距基本值一半（P P/2）/2）的假想圆柱的直径。的假想圆柱的直径。作用中径（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。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。单一中径单一中径作用中径作用中径?螺纹作用中径的计算公式螺纹作用中径的计算公式外螺纹：外螺纹：d2m=d2s+(fP+f)内螺纹：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。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泰勒原则判断，判断螺纹的作用中径和单一中径的合格性。判断，判断螺纹的作用中径和单一中径的合格性。泰勒原则：泰勒原则：实际螺纹的实际螺纹的作用中径作用中径不允许超出不允许超出最大实体牙型的中径最大实体牙型的中径，并且实际螺纹任何部位的，并且实际螺纹任何部位的单一中径单一中径不允超出不允超出最小实体牙型的中径最小实体牙型的中径。对于对于外螺纹外螺纹：d2md2max 且且 d2sd2min对于对于内螺纹内螺纹：D2mD2min 且且 D2sD2max3 3 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；沿基本牙型分布；位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值.1.1.螺纹尺寸公差带的特点：螺纹尺寸公差带的特点：螺纹尺寸公差带的特点：螺纹尺寸公差带的特点：基本牙型基本牙型DD2D1TD1/2TD2/200|G内螺纹公差带位置-内螺纹公差带位置-G G|H基本牙型基本牙型Td/2Td2/2DD2D1内螺纹公差带位置-内螺纹公差带位置-H H基本牙型基本牙型esdd2d1d1maxTTd2/2Td/2eiefg|外螺纹公差带位置-外螺纹公差带位置-e、f、g外螺纹公差带位置外螺纹公差带位置hh基本牙型基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2deies=0T|2 2公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级GB197GB197-8181规定了普通螺纹规定了普通螺纹规定了普通螺纹规定了普通螺纹中径和顶径中径和顶径中径和顶径中径和顶径的公差等级的公差等级的公差等级的公差等级：螺纹直径螺纹直径公差等级公差等级内螺纹小径内螺纹小径D4、5、6、7、8内螺纹中径内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9标准规定了三组旋合长度：标准规定了三组旋合长度：?短旋合长度组短旋合长度组S?中等旋合长度组中等旋合长度组N?和长旋合长度组和长旋合长度组L 二、螺纹的旋合长度设计时设计时通常采用中等旋合长度通常采用中等旋合长度；强度；强度较低较低而又而又受力较大受力较大的零件螺纹，应选择的零件螺纹，应选择长旋合长度长旋合长度；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。；对空间位置受限制或受力不大的螺纹，可选择短旋合长度；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螺纹的公差精度分为 精密级、中等级、粗糙级精密级、中等级、粗糙级。公差精度和公差等级有何关系呢？公差等级仅反映了公差等级仅反映了中径中径和和顶径顶径尺寸精度的高低尺寸精度的高低，但要综合评价螺纹质量，还应考虑，但要综合评价螺纹质量，还应考虑旋合长度旋合长度，因为旋合长度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。，因为旋合长度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。公差等级旋合长度公差等级旋合长度螺纹质量螺纹质量一般用途的螺纹多采用中等级一般用途的螺纹多采用中等级4.4.4.4.普通螺纹的选用公差带普通螺纹的选用公差带普通螺纹的选用公差带普通螺纹的选用公差带(8h)8g8H(8G)7H(7G)粗糙级粗糙级(7h6h)(7g6g)6e6f6e6f*6g*6g6h(5h6h)(5g6g)7H7H(7G)*6H*6H6G5H(5G)6G5H(5G)中等级中等级(5h4h)4h)4h(3h4h)5H6H4H5H4H精密级精密级LNSLNS外螺纹公差带内螺纹公差带精度等级LNSLNS外螺纹公差带内螺纹公差带精度等级普通螺纹的选用公差带（普通螺纹的选用公差带（GB197-81）5.5.5.5.普通螺纹的配合选择普通螺纹的配合选择普通螺纹的配合选择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，国标为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标为了保证连接强度、接触高度和装拆方便，国标推荐推荐推荐推荐优先采用优先采用优先采用优先采用H/gH/g，H/hH/h或或或或G/hG/h的配合。的配合。的配合。的配合。对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，应选用应选用应选用应选用H/gH/g或或或或G/hG/h组成配合。组成配合。组成配合。组成配合。对对对对单件小批生产单件小批生产单件小批生产单件小批生产的螺纹，的螺纹，的螺纹，的螺纹，可用可用可用可用 H/hH/h组成配合，以组成配合，以组成配合，以组成配合，以适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。6.6.6.6.普通螺纹的标注普通螺纹的标注普通螺纹的标注普通螺纹的标注外螺纹外螺纹记住：记住：螺纹公差带代号与尺螺纹公差带代号与尺寸公差带代号相反！寸公差带代号相反！公差带代号公差带代号5g?左旋大径左旋大径d40mm螺距螺距P=7mm,导程导程=14 线数线数=2顶径公差带代号顶径公差带代号M 40 7(14/2)-5g 6g-s-LH普通螺纹普通螺纹中径公差带代号中径公差带代号短旋合长度短旋合长度简化标记：简化标记：1.粗牙螺纹的螺距可省略不标注，2.（螺纹）公差带1.粗牙螺纹的螺距可省略不标注，2.（螺纹）公差带HH和和gg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。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。1.6mm四、应用举例有一普通外螺纹M121，加工后测得单一中径有一普通外螺纹M121，加工后测得单一中径d d2s2s=11.275mm，螺距累积误差=11.275mm，螺距累积误差P P3m，左、右牙侧角偏差3m，左、右牙侧角偏差1 1+40，+40，2 230。试计算该螺纹的作用中径30。试计算该螺纹的作用中径d d2m2m，并按泰勒原则判别该螺纹中径的合格性。，并按泰勒原则判别该螺纹中径的合格性。解：解：1.确定中径的极限尺寸1.确定中径的极限尺寸该螺纹公差带为6g（省略标注）。该螺纹公差带为6g（省略标注）。由附表9-1,由附表9-1,d d2 211.350mm；11.350mm；由附表9-3、附表9-2，T由附表9-3、附表9-2，Td d2 2118m，es26m。118m，es26m。d2max d2es11.3500.02611.324d2mind2maxTd211.3240.11811.2062.计算作用中径2.计算作用中径fp1732|P|1.7320.030.052mmf0.073P(K1|1|+K2|2)12.3md2md2s+(fp+f)11.3393.判断中径合格性3.判断中径合格性d2s=11.275mm d2min=11.206mm，但但d2m=11.339mmd2max=11.324mm，所以不合格，所以不合格。2.用螺纹千分尺测量外螺纹中径用螺纹千分尺测量外螺纹中径3.3.影像法测量螺纹各几何参数影像法测量螺纹各几何参数影像法测量螺纹各几何参数影像法测量螺纹各几何参数影像法测量螺纹影像法测量螺纹影像法测量螺纹影像法测量螺纹是指用工具显微镜将是指用工具显微镜将是指用工具显微镜将是指用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓被测螺纹的牙型轮廓被测螺纹的牙型轮廓被测螺纹的牙型轮廓放大成像放大成像放大成像放大成像，按被测螺，按被测螺，按被测螺，按被测螺纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，纹的影像来测量其螺距、牙侧角和中径，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。也可测量其大径和小径。也可测量其大径和小径。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