公差配合与检测技术 第10章 螺纹的公差配合及测量.ppt

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1、第10章 螺纹的公差配合及测量 课前导读课前导读：螺纹是机器上常见的结构要素，对机器的质量有着重要影响。螺纹除要在材料上保证其强度外，对其几何精度也提出了相应要求，国家颁布了有关标准，以保证其互换性。螺纹常用于紧固联接、密封、传递力与运动等。不同用途的螺纹，对其几何精度要求也不一样。螺纹若按牙型分，有三角形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。本章主要介绍联接用普通三角形螺纹及其公差标准。基础知识基础知识 普通螺纹的几何参数及其误差对互换性的影响。重点知识重点知识 螺纹作用中径的概念及保证互换性的条件。难点知识难点知识 普通螺纹公差带的构成特点及选用。10.1.110.1.1普通螺纹结合的基本要求普通螺

2、纹结合的基本要求 10.1 螺纹几何参数误差对互换性的影响螺纹几何参数误差对互换性的影响为达到功能要求并便于使用，需满足以下要求：1、可旋入性，指同规格的内、外螺纹件在装配时不经挑选就能在给定的轴向长度内全部旋合。2、联接可靠性，指用于联接和紧固时，应具有足够的连接强度和紧固性，确保机器或装置的使用性能。10.1.2 10.1.2 普通螺纹的主要几何参数普通螺纹的主要几何参数 1.普通螺纹的基本牙型 按GB 192-1981规定，基本牙型定义在轴向剖面上。如图7-1所示。内、外螺纹的大径、中径、小径的基本尺寸都在基本牙型上定义。图10-1 普通螺纹的基本牙型 2.普通螺纹的几何参数（1）原始三

3、角形高度H 原始三角形高度为原始三角形的顶点到底边的距离。如图7-1所示，H与螺纹螺距P的几何关系为：（2）大径D（d）螺纹的大径是指在基本牙型上,外螺纹的牙顶（或内螺纹的牙底）所在的假想圆柱的直径。内、外螺纹的大径分别用D、d表示（见图10-1）。外螺纹的大径又称外螺纹的顶径。螺纹大径的基本尺寸为螺纹的公称直径。（3）小径 （）螺纹的小径是指在螺纹的基本牙型上，外螺纹的牙底（或内螺纹的牙顶）所在的假想圆柱的直径。内、外螺纹的小径分别用 和 表示。内螺纹的小径又称内螺纹的顶径。（4）中径 （）螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等处假想圆柱的直径称为螺纹中径。内、外螺纹中径分别用 和 表示。（6）螺距P

4、 在螺纹中径线（中径所在圆柱面的母线）上，相邻两牙对应点间的一段轴向距离称为螺距。用P表示（见图10-1）。螺距有粗牙和细牙两种。国家标准规定了普通螺纹公称直径与螺距系列，如表10-1所示。螺距与导程不同，导程是指同一条螺旋线在中径线上相邻两牙对应点之间的轴向距离，用L表示。对单线螺纹，导程L和螺距P相等。对多线螺纹，导程L等于螺距P与螺纹线数n的积，即L=nP。(5)单一中径单一中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型单一中径是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基本螺距一半的地方。上沟槽宽度等于基本螺距一半的地方。表表10-1 10-1 普通螺纹的公称直径和螺距系列

5、普通螺纹的公称直径和螺距系列(摘自GB 193-1981)（7 7）牙型角牙型角和牙型半角和牙型半角a/2a/2牙型角是指在螺纹牙型上相邻两个牙侧面的夹角。如图10-1所示。普通螺纹的牙型角为60。牙型半角是指在螺纹牙型上，某一牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角（见图10-1）。普通螺纹的牙型半角为30。相互旋合的内、外螺纹，它们的上述六个基本参数相同。已知螺纹的公称直径（大径）和螺距，用下列公式可计算出螺纹的小径和中径：=D-25/8H=D-1.0825P =d-25/8H=d-1.0825P =D-23/8H=D-0.6495P =d-23/8H=d-0.6495P 如有资料，则不必计算，可直接

6、查螺纹表格得出。（8 8）螺纹的旋合长度）螺纹的旋合长度 螺纹的旋合长度是指两个相互旋合的内、外螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。图10-2 螺纹的旋合长度 两个相互配合的螺纹两个相互配合的螺纹牙型上，牙侧重合部牙型上，牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线分在垂直于螺纹轴线方向上的距离方向上的距离。(9)螺螺纹接触高度纹接触高度本课小结本课小结v螺纹按用途分为联接螺纹和传动螺纹，对联接螺纹的要v求主要是可旋合性和联接可靠性，有时还有密封性；对v传动螺纹的要求主要是有足够的强度。v普通螺纹的主要几何参数有牙型、直径、螺距、线数及v旋向等。相互旋合的内、外螺纹，它们的基本参数相同。v螺纹的公称直径是

7、指螺纹的大径，螺纹的中径是螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等处假想圆柱的直径。v外螺纹的直径用小写字母表示，内螺纹的直径用相应的大写字母表示。10.1.310.1.3普通螺纹主要几何参数对互换性的影响普通螺纹主要几何参数对互换性的影响1.螺纹直径误差对互换性的影响螺纹直径误差对互换性的影响螺纹在加工过程中，不可避免地会有加工误差，对螺纹结合的互换性造成影响。就螺纹中径而言，若外螺纹的中径比内螺纹的中径大，内、外螺纹将因干涉而无法旋合，从而影响螺纹的可旋合性；若外螺纹的中径与内螺纹的中径相比太小，又会使螺纹结合过松，同时影响接触高度，降低螺纹联接的可靠性。螺纹的大径、小径对螺纹结合的互换性的影响与螺纹

8、中径的情况有所区别，为了使实际的螺纹结合避免在大小径处发生干涉而影响螺纹的可旋合性，在制定螺纹公差时，应保证在大径、小径的结合 处具有一定量的间隙。一般表达式为：D、D1d、d1。2.2.螺距误差对螺纹互换性的影响螺距误差对螺纹互换性的影响 普通螺纹的螺距误差有两种,一种是单个螺距误差,另一种是螺距累积误差。影响螺纹旋合性的主要是螺距累积误差。螺距累积误差是指在指定的螺纹长度内，包含若干个螺距的任意两牙，在中径线上对应的两点之间的实际轴向距离与其理论值（两牙间所有理论螺距之和）之差，与旋合长度有关，用 P表示。为了使有螺距累积误差的外螺纹仍能与具有基本牙型的内螺纹自由旋合，必须将外螺纹中径减小

9、一个fp值（或将内螺纹中径加大一个fp值），fp值称为螺距误差的中径当量。图10-3 螺距误差对旋合性的影响 同理，当内螺纹有螺距误差时，为了保证内、外螺纹自由旋合，应将内螺纹的中径加大一个 值（或将外螺纹中径减小一个 值）。3.3.牙型半角误差对互换性的影响牙型半角误差对互换性的影响 螺纹牙型半角误差是指实际牙型半角与理论牙型半角之差，用 表示。图10-4 螺纹的牙型半角误差 图10-5 半角误差对螺纹旋合性的影响 牙型半角误差的中径当量:为了让一个有半角误差的外螺纹仍能与内螺纹自由旋合，必须将外螺纹的中径减小 ，该减小量称为半角误差的中径当量。式中：P螺距；K1、K2选取系数。不论是外螺纹

10、还是内螺纹，当其半角误差导致干涉区在牙型的上半部（3H/8处）时，K1、K2取3；当半角误差导致干涉区在牙型的下半部（2H/8处）时，K1、K2取2。内、外螺内、外螺纹纹旋合旋合时实际时实际起作用的中径称起作用的中径称为为作用中径作用中径（D2D2作用、作用、d2d2作用）。作用）。螺纹牙型的沟槽和凸起宽度相等处假想圆柱的直径称为中径（、）。螺纹的牙槽宽度等于螺距一半处假想圆柱的直径称为单一中径（、）。1.普通螺纹作用中径的的概念10.1.4 10.1.4 保证普通螺纹互换性的条件保证普通螺纹互换性的条件显然，为使外螺纹与内螺纹能自由旋合，必须满足下列条件：2.2.保证普通螺纹互换性的条件保证

11、普通螺纹互换性的条件 泰勒原则：实际螺纹的作用中径不能超出其最大实体牙型中径；而实际螺纹上任何部位的单一中径不能超出其最小实体牙型中径。作用中径外螺纹最大实体牙型中径 单一中径外螺纹最小实体牙型中径 作用中径内螺纹最小实体牙型中径 单一中径内螺纹最大实体牙型中径 对于外螺纹:对于内螺纹:10.2.1 普通螺纹的公差带普通螺纹的公差带 螺纹公差带以基本牙型为零线，沿着螺纹牙型的牙 侧、牙顶和牙底布置，在垂直于螺纹轴线的方向上计量。普通螺纹的公差带由基本偏差决定其位置，公差值决定其大小。1.螺纹螺纹公差带的大小和公差等级公差带的大小和公差等级 普通螺纹公差带的大小由公差等级决定,如图10-6所示。

12、10.2普通螺纹的公差与配合2、螺纹公差带的位置和基本偏差、螺纹公差带的位置和基本偏差国标中对外螺纹规定了四种基本偏差e、f、g、h，基本偏差为上偏差es。如图10-7所示。国标中对内螺纹只规定了两种基本偏差G、H。基本偏差为下偏差EI。如图10-7所示。图图10-6 普通螺纹的公差带普通螺纹的公差带 图图10-7 普通螺纹的基本偏差普通螺纹的基本偏差 10.2.2普通螺纹公差带的选用普通螺纹公差带的选用 螺纹精度由螺纹公差带和旋合长度构成。螺纹精度分为精密、中等和粗糙三个级别。2、旋合长度的确定、旋合长度的确定 螺纹的旋合长度分短旋合长度（以S表示）、中等旋合长度（以N表示）、长旋合长度（以

13、L表示）三种。图10-8 螺纹公差、旋合长度与螺纹精度的关系 1、配合精度的选用、配合精度的选用表表10-7普通螺纹的选用公差带普通螺纹的选用公差带3.公差等级和基本偏差的确定公差等级和基本偏差的确定 根据配合精度和旋合长度，由表根据配合精度和旋合长度，由表10-7中选定公差等级和基中选定公差等级和基本偏差，具体数值见表本偏差，具体数值见表10-4、表、表10-5和表和表10-6。4.配合的选用 国家标准要求，完工后的螺纹配合最好是H/g、H/h或G/h的配合。为了保证螺纹旋合后有良好的同轴度和足够的联结强度，可选用H/h配合。要装拆方便，一般选用H/g配合。1.单个螺纹的标记 螺纹的完整标记

14、由螺纹代号、公称直径、螺距、旋向、螺纹公差带代号和旋合长度代号（或数值）组成。当螺纹是粗牙螺纹时，粗牙螺距省略标注（可查表10-1得螺距数值）。当螺纹为右旋螺纹时，不注旋向；当螺纹为左旋螺纹时，在相应位置写“LH”字样。当螺纹中径、顶径公差带相同时，合写为一个。当螺纹旋合长度为中等时，省略标注旋合长度。5.螺纹的表面粗糙度要求螺纹的表面粗糙度要求 螺纹牙型表面粗糙度主要根据中径公差等级来确定。表10-9列出了螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra的推荐值。10.2.3 普通普通螺纹的标记螺纹的标记例10-1 解释螺纹标记M202 7g6g 24 LH 的含义解：M普通螺纹的代号；20螺纹公称直径；2细牙螺

15、纹螺距（粗牙螺距不注）；LH左旋（右旋不注）；7g螺纹中径公差带代号，字母小写表示外螺纹；6g螺纹顶径公差带代号，字母小写表示外螺纹；24旋合长度数值。例10-2 解释螺纹标记M10 5H6H L 的含义解:M10普通螺纹代号及公称直径，粗牙；5H6H螺纹中径、顶径公差带代号，大写字母表示内螺纹；L长旋合长度代号（中等旋合长度可不注）。例10-3 解释螺纹标记M101 6g 的含义解：M101普通螺纹代号、公称直径及细牙螺距；6g外螺纹中径和顶径公差带代号 2.螺纹配合在图样上的标注 标注螺纹配合时，内、外螺纹的公差带代号用斜线分开，左边为内螺纹公差带代号，右边为外螺纹公差带代号。例如：M20

16、26H/6g M2026H/5g6gLH 螺纹牙型表面粗糙度主要根据中径公差等级来确定。表10-7列出了螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra的推荐值。工 件螺纹中径公差等级456779Ra不大于螺栓、螺钉、螺母1.63.23.26.3轴及套上的螺纹0.81.61.63.2 表10-7 螺纹牙侧表面粗糙度参数Ra值 单位：m 10.2.4普通螺纹极限偏差和极限尺寸的计算普通螺纹极限偏差和极限尺寸的计算 例10-4 一螺纹配合为M2026H/5g6g，试查表求出内、外螺纹的中径、小径和大径的极限偏差，并计算内、外螺纹的中径、小径和大径的极限尺寸。解：1）确定内、外螺纹中径、小径和大径和基本尺寸 已知标记中的

17、公称直径为螺纹大径的基本尺寸，即 D=d=20mm从普通螺纹各参数的关系可知 =d-1.0825P=17.835mm =d-0.6495P=18.701mm 实际工作中，可直接查有关手册。2）确定内、外螺纹的极限偏差 内螺纹中径、顶径（小径）的基本偏差代号为H、公差等 级为6级；外螺纹中径、顶径（大径）的基本偏差代号为g、公差等级分别为5级、6级。由表10-4，10-5，10-6可查算出内、外螺纹的极限偏差：EI（）=0，ES（）=0.212mm；EI（D）=0；EI（）=0，ES（）=0.375mm；es（）=-0.038mm，ei（）=-0.163mm；es（）=-0.038mm es（d

18、）=-0.038mm，ei（d）=-0.318mm。3）计算内、外螺纹的极限尺寸 由内、外螺纹的各基本尺寸及各极限偏差算出极限尺寸：=18.913mm；=18.701mm =18.210mm；=17.835mm =20mm =18.663mm；=18.538mm =19.962mm；=19.682mm 例10-5 测得M245g6g实际螺铨的单一中径d2作用=21.940mm，螺距误差P=+50m，牙型半角误差（左）=-32，（右）=+20，试判断该螺栓中径合格性。解：1）根据M245g6g，并查表10-1，10-2，10-5得d=24mm，P=3mm，中径基本偏差为es=-48m，Td2=1

19、60m。计算得 =22.051mm。=22.003mm，=21.843mm2）螺距偏差中径当量 =1.732P=86.6m 牙型半角偏差中径当量 3）螺纹作用中径d2作用=+（+f/2）=22.0546mm4)根据泰勒原则，由于 ，故此螺纹不合格。本课小结v能查表，计算确定螺纹的公差。v螺纹精度由螺纹公差带和旋合长度构成。螺纹精度影响螺纹的配合。v螺纹配合尽量选用国标中的优先系列。v国标对螺纹的标记作了专门规定。10.3.1 综合检验综合检验 2.螺纹量规 螺纹量规按极限尺寸判断原则设计，它的通规用于检验内、外螺纹的作用中径及底径的合格性，它的止规用于检验被检螺纹的单一中径。检验内螺纹用的螺纹

20、量规称为螺纹塞规。检验外螺纹用的螺纹量规称为螺纹环规。对螺纹进行综合检验时使用的是螺纹量规和光滑极限量规，它们都是由通规（通端）和止规（止端）组成。1.光滑极限量规 光滑极限量规用于检验内、外螺纹顶径尺寸的合格性。10.3螺纹的检测图10-10 内螺纹的综合检验 用光滑极限量规（塞规）检验内螺纹顶径的合格性。再用螺纹塞规的通端检验内螺纹的作用中径和底径，若作用中径合格且内螺纹的底径（内螺纹大径）不小于其最小极限尺寸，通规应能在旋合长度内与内螺纹旋合。若内螺纹的单一中径合格，螺纹塞规的止端就不通过，但允许旋进23牙。10.3.2 单项测量单项测量 1.用螺纹千分尺测量2.用三针量法测量 图10-11 螺纹千分尺 图10-12 三针法测量螺纹中径 本课小结v测量螺纹的方法有单项测量和综合检验两类。单项测量精度高，主要用于精密螺纹；综合检验生产率高，适合于成批生产中精度不太高的螺纹件。v光滑极限量规用于检验内、外螺纹顶径尺寸的合格性，螺纹量规的通规用于检验内、外螺纹的作用中径及底径的合格性，螺纹量规的止规用于检验内、外螺纹单一中径的合格性。v螺纹千分尺是测量低精度外螺纹中径的常用量具。三针量法具有精度高、测量简便的特点，可用来测量精密螺纹和螺纹量规。