第九章 普通螺纹结合的互换性及其检测精选文档.ppt

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1、第九章 普通螺纹结合的互换性及其检测本讲稿第一页，共三十九页一螺纹的种类和使用要求一螺纹的种类和使用要求在机械制造中，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:普普通通螺螺纹纹、传动螺纹和紧密螺纹传动螺纹和紧密螺纹本讲稿第二页，共三十九页普通螺纹：普通螺纹：n通常也称紧固螺纹，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可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性联接的可靠性。本讲稿第三页，共三十九页传动螺纹：传动螺纹：n这类螺纹通常用于传递运动或动力。螺纹联接的使用要求是传传递递动动力力的的可可靠性或传递位移的准确性靠性或传递位移的准确性。本讲稿第四

2、页，共三十九页紧密螺纹：紧密螺纹：n这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油。本讲稿第五页，共三十九页二普通螺纹的主要几何参数二普通螺纹的主要几何参数n螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是将原始三角形(等边三角形)的顶部截去H/8和底部截去H/4所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型是具有螺纹的基本尺寸。本讲稿第六页，共三十九页普通螺纹基本牙型：本讲稿第七页，共三十九页1大径大径(D，d)：n n大大径径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。n内螺纹的大径D又称底底径径,外螺

3、纹的大径d又称顶顶径径。普通螺纹大大径径的的基基本尺寸为螺纹公称直径尺寸本尺寸为螺纹公称直径尺寸。本讲稿第八页，共三十九页小径小径(D1，d1)：n n小小径径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等,即D=d1。n内螺纹的小径D1又称顶顶径径,外螺纹的小径d1又称底径底径。本讲稿第九页，共三十九页中径中径(D，d)：n n中中径径是指一个假想圆柱或圆锥的直径，该圆柱或圆锥的母线通过螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱称为中径圆柱。中径圆柱的母线称为中径线，其轴线即为螺纹轴线,相相结结合合的的内内、外外螺螺纹纹中中径径的的基基本本尺

4、尺寸寸相相等等，即即D=d。本讲稿第十页，共三十九页4螺距螺距(P)：n n螺螺距距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。本讲稿第十一页，共三十九页5单一中径单一中径(D2s，d2s)：n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沟槽宽度等于螺距基本尺寸一半地方的直径。用用以表示螺纹中径的实际尺寸。以表示螺纹中径的实际尺寸。本讲稿第十二页，共三十九页牙型半角（牙型半角（/2）：）：n n牙型半角是指在螺纹牙型上牙侧与螺纹轴线的垂直线间的夹角。普通螺纹的牙型半角为30。本讲稿第十三页，共三十九页螺纹旋合长度：螺纹旋合长度：n螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴轴向向

5、长长度度。普通螺纹的公称直径系列及各参数的基本尺寸如教材P166示。本讲稿第十四页，共三十九页三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：n螺纹联接要实现其互换性,必须保证良好的旋合性和一定的联接强度。影响螺纹互换性的主要几何参数有五个:大大径径、小小径径、中中径径、螺螺距距和和牙牙型型半半角角。这几个参数在加工过程中不通可避免地会产生一定的加工误差,不仅会影响螺纹的旋合性、接触高度、配合松紧、还会影响联接的可靠性,从而影响螺纹的互换性。本讲稿第十五页，共三十九页三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：n内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要

6、分别小于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。本讲稿第十六页，共三十九页三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：三螺纹几何参数偏差对互换性的影响：n由于螺纹旋合后主要是依靠螺牙侧面工作，如果内、外螺纹的牙侧接触不均匀，就会造成负荷分布不均，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度。因此对对螺螺纹纹互互换换性性影影响响较较大大的的参参数数是是中径、螺距和牙型半角。中径、螺距和牙型半角。本讲稿第十七页，共三十九页1中径偏差的影响：中径偏差的影响：n中径偏差是指中径的实际尺寸中径偏差是指中径的实际尺寸(以单一以单一中径体现中径体现)与基本尺寸之代数差与基本尺寸之代数差。n就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋

7、合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。n要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了普通螺纹的中径公差。参见教材P166表9-3本讲稿第十八页，共三十九页2螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（1）：）：n螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。n单单个个螺螺距距偏偏差差：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，它与旋合长度无关。n螺螺距距累累积积偏偏差差：是指在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧与中径线交点间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。螺距累积偏差对互换性的影响更为明显。本讲稿第十九页，共三十九页2螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（2）：）：n如图所示，假设内螺纹具

8、有基本牙型，仅与存在螺距偏差的外螺纹结合。外螺纹N个螺距的累积误差为P(m)。内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合。为防止干涉，为使具有P的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减必须使外螺纹的中径减小一个数值小一个数值fp(m)。本讲稿第二十页，共三十九页L理论=nPL实际=nP1PFp/2螺距累积偏差对旋合性的影响示例（1）：内螺纹外螺纹本讲稿第二十一页，共三十九页螺距累积偏差对旋合性的影响示例（2）：本讲稿第二十二页，共三十九页2螺距偏差的影响（螺距偏差的影响（3）：）：n同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差的内螺纹与其结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在P。为保证旋合

9、性，就必须将内螺纹中径增大一个数值fp。fp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，称为螺距误差的中径当量。两种情况下的当量计算公式为：本讲稿第二十三页，共三十九页3牙型半角偏差的影响（牙型半角偏差的影响（1）：）：n牙型半角偏差是指牙型半角的实际值对公称值的代数差，是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。牙型半角偏差对旋合性的影响如图所示。本讲稿第二十四页，共三十九页牙型半角偏差对旋合性影响示例：牙型半角偏差对旋合性影响示例：本讲稿第二十五页，共三十九页3牙型半角偏差的影响（牙型半角偏差的影响（1）：）：n外外螺螺纹纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹

10、牙型沿垂直螺纹轴线的方向下移，从而使外螺纹的中径减小一个数值f/2。n内内螺螺纹纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹中径增大一个数值f/2，该值称为牙型半角偏差的中径当量。牙型半角偏差的计算公式如教材P169示。本讲稿第二十六页，共三十九页4普通螺纹实现互换性的条件普通螺纹实现互换性的条件本讲稿第二十七页，共三十九页作用中径：n作作用用中中径径：在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。n作作用用中中径径的的度度量量：在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的一个理想内（外）螺纹的中径称为外（内）螺纹作用中径d2m（D2m），它可以表达为：n外螺纹：n内螺纹：本讲稿第二十八页，共三十九

11、页中径公差：n对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中中径径、螺螺距距和和牙牙型型半半角角。由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算成中径当量，并与中径尺寸偏差形成作用中径。考虑到作用中径的存在，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的综合影响。本讲稿第二十九页，共三十九页螺纹中径合格性判断原则：n由于作用中径的存在以及螺纹中径公差的综合性，因此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:n实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，

12、任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径的中径。用表达式即为：n外螺纹：n内螺纹：本讲稿第三十页，共三十九页d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例：本讲稿第三十一页，共三十九页四、普通螺纹的精度设计四、普通螺纹的精度设计本讲稿第三十二页，共三十九页1、螺纹公差带、螺纹公差带:n公公差差带带的的大大小小和和公公差差等等级级：公差带的大小由公差值确定，表示螺纹中径尺寸的允许变动量。内外螺纹中径的公差等级见教材P166表9-3。其中6级级为为基基本本

13、级。级。n公公差差带带的的位位置置和和基基本本偏偏差差:公差带的位置是指公差带相对与基本牙型的距离，该距离由基本偏差决定。规定内螺纹的下偏差（EI）和外螺纹的上偏差（es）为基本偏差。本讲稿第三十三页，共三十九页螺纹中径和顶径的基本偏差：本讲稿第三十四页，共三十九页2、螺纹公差等级与旋合长度、螺纹公差等级与旋合长度(1)：n螺纹结合的精度不仅与螺纹公差带大小有关，还与螺纹的旋合长度有关。旋合长度愈长，螺距的累积误差愈大，较难旋合，且加工长螺纹比短螺纹难以保证精度。因此对不同的旋合长度规定不同大小的公差带，旋合长度是螺纹精度设计中必须考虑的因素。本讲稿第三十五页，共三十九页2、螺纹公差等级与旋合

14、长度、螺纹公差等级与旋合长度(2)：n国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，分为短（S）、中（N）、长（L）三种旋合长度。见教材P169表9-5n国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了三种类型的公差带，分别是精密级、中等级和粗糙级，代表着不同的加工难度。本讲稿第三十六页，共三十九页3、螺纹精度、螺纹精度(1)：n结合精度的确定：结合精度的确定：n精密级用于精密联结螺纹。n中等级用于一般用途联结。n粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。n旋旋合合长长度度的的确确定定：一般多用N组。根据公称直径和螺距选择。n公公差差带带的的确确定定：是螺纹公差等级和基本偏差的组合。表示方法是公差等级后加上基本偏差

15、代号。如外螺纹：6f；内螺纹：6H。与普通尺寸标注有差别。具体选用见教材P168表9-4。本讲稿第三十七页，共三十九页3、螺纹精度、螺纹精度(1)：n配配合合的的选选用用：理论上，表中的内外螺纹可以构成各种配合，但从保证足够的接触高度出发，最好选用H/g、H/h、G/h的配合。n表表面面粗粗糙糙度度：国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。n一般情况下，选选用用中中等等精精度度、中中等等旋旋合合长长度度的的公公差差带带，即即内内螺螺纹纹公公差差带带常常选选6H、外外螺螺纹纹公公差差带带6h、6g应用较广。应用较广。本讲稿第三十八页，共三十九页4、普通螺纹的标记：、普通螺纹的标记：n完整的螺纹标记由螺纹代号（含螺纹公称直径、螺距、）、螺纹公差等级代号（按中径、顶径顺序）和螺纹旋合长度组成，中间用“”隔开。n举例：外螺纹：M205g6gS 内螺纹：M201.56HLLH 内外螺纹配合时：M2026H/5g6gS本讲稿第三十九页，共三十九页