1、第6章 螺纹结合的公差与配合,6.1 概述6.2 螺纹几何参数偏差对互换性的影响6.3 螺纹的公差与配合及其选用6.4 普通螺纹的标记,6.1概 述,螺纹结合是由相互结合的内、外螺纹组成，通过相互旋合及牙侧面的接触作用来实现零部件间的连接、紧固和相对位移等功能。,6.1.1螺纹的分类及其使用要求,1、普通螺纹 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(便于装配和拆换)和联接的可靠性。 2传动螺纹 这类螺纹通常用于传递动力和精确位移。螺纹联接的使用要求是传递动力的可靠性或传递位移的准确性。 3紧密螺纹 这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏
2、水、不漏气和不漏油。要求螺纹具有良好的旋合性和密封性。,6.1.2普通螺纹的主要几何参数,螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型。其基本牙型是在螺纹的轴向剖面内，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。,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,普通螺纹基本牙型：,图6-2 普通螺纹的主要几何参数,1大径(D，d)：,大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 。内螺纹的大径D又称底径,外螺纹的大径d又称顶径。普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸。,
3、小径(D1，d1)：,小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。内螺纹的小径D1又称顶径,外螺纹的小径d1又称底径。,中径(D，d)：,中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,相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D=d。螺纹中径的大小，直接影响螺纹牙型相对于螺纹轴线的径向位置，直接影响螺纹的旋合性能，它是螺纹公差与配合中一个重要的几何参数。,4单一中径(D2DY，d2DY)：,单一中径是指一个假想圆柱的
4、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。用以表示螺纹中径的实际尺寸。,图6.3 普通螺纹的中径与单一中径,5螺距(P)、导程（L）,螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。导程：同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对于单线螺纹，L=P;对于多头螺纹，导程等于螺距与线数n的乘积：L=Np.,螺距和导程的关系,6牙型半角（/2）：,牙型角是在过螺纹轴线剖面内，螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。公制普通螺纹的牙型角为60 。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。,7螺纹接触高度和螺纹旋合长度,螺纹接触高度
5、是指两个相互配合的螺纹牙型上，牙侧重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。公制普通螺纹基本牙型的接触高度为0.541P，即5/8H.螺纹旋合长度是指内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度。,6.2螺纹几何参数偏差对互换性的影响,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:大径、小径、中径、螺距和牙型半角。 这几个参数在加工过程中不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。,6.2.1螺纹大、小径误差的影响,内螺纹的大（小）径过小、外螺纹的大（小）径过大影响旋合性。而实
6、际上由于螺纹的加工工艺, 使得实际螺纹的底径呈现如下图所示的状态:,因此螺纹顶（底）径偏差对其使用要求的影响相对较小。,内、外螺纹连接是依靠它们旋合以后牙侧面接触的均匀性来实现的。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，影响螺纹互换性的主要参数是螺距、牙型半角和中径。,6.2.2螺距误差的影响,1、单个螺距偏差：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，P =Pa P , 它与旋合长度无关。,螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。,假设内螺纹理想，外螺纹螺距偏差大于零P 0， 则内、外螺纹在螺牙的右侧产生干涉（反之，内、 外螺纹在螺
7、牙的左侧产生干涉 ）。 P ：是指单个螺距的实际值与其基本值之代数差，P =Pa P , 它与旋合长度无关。,2、螺距累积偏差：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。螺距累积偏差是影响螺纹互换性的主要因素。,假设内螺纹具有基本牙型，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小一个数值fp (m)。,图6-4螺距累积偏差对互换性的影响,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
8、N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在P。为保证旋合性，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：,测量时，为了消除螺纹的安装误差对螺距误差测量结果的影响， 应取螺纹旋合长度范围内牙型左、右两侧累计误差的平均值。即：,6.2.3牙型半角偏差的影响,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。牙型半角误差产生的原因主要是实际牙型角的角度误差或牙型角方向偏斜。 牙型半角误差会使螺纹牙侧发生干涉，对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。此外还会影响牙侧面的接触面积，降低联接强度
9、。,实际情况是，同一牙型的左右半角并不一定对称，左右半角误差也并不一定相等，对互换性的影响也就不同。如图6-5(c)所示，中径当量值 可按下式计算,表6-1 系数K1,K2的取值,6.2.4中径误差对互换性的影响,中径误差是指中径的实际尺寸(以单一中径体现)与基本尺寸之代数差。 即：就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，必然影响旋合性；若过小，则会使牙侧间的间隙增大，联接强度降低。,1、中径综合公差 普通螺纹互换性要求主要是可旋合性和连接的可靠性。为保证互换性的要求，必须对螺距、牙型半角和中径这三个参数的误差加以控制。 因为螺距误差和牙型半角误差已集成到径向误差当量 和 , 因而只规定了一个中径综合
10、误差TD2、Td2。,其中：,6.2.5 中径合格性判断原则,2、作用中径,作用中径：在旋合时，在旋合长度内实际起作用的中径。作用中径的度量：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）。该假想螺纹具有基本牙型的螺距、牙型半角及牙型高度，并在牙顶和牙底留有间隙，以保证不与实际外（内）螺纹的大、小径发生干涉。,图69外螺纹的作用中径,外螺纹,图610内螺纹的作用中径,内螺纹,3、螺纹中径合格性判断原则,要求:内外螺纹牙底实际轮廓上的任何点不应超越基本牙型和公差带位置所确定的最大实体牙型，就必须控制螺纹的顶径、中径在极限尺寸范围内
11、：顶径和中径： 外螺纹： 内螺纹：对中径的控制有：外螺纹：内螺纹：,保证可旋合性,保证连接可靠性,保证可旋合性,保证连接可靠性,6.3螺纹的公差与配合及其选用,6.3.1螺纹公差带6.3.2螺纹的旋合长度与精度等级及其选用6.3.3 螺纹的选用公差带和配合,6.3.1螺纹公差带,公差带的大小和公差等级：公差带的大小由公差值确定，表示螺纹中径、顶径尺寸的允许变动量。内外螺纹顶径、中径的公差等级见表6-14表6-19。其中6级为基本级。公差带的位置和基本偏差 :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。对内螺纹规
12、定代号为H和G的两种基本偏差；对外螺纹规定代号为e、f、g、h四种基本偏差。基本偏差值见教材表6-13。,螺纹的基本偏差,内螺纹公差带位置,螺纹的公差带是按“向体内”原则，沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底进行分布，且在垂直于螺纹轴线方向上计算各直径公差。,外螺纹公差带位置,6.3.2螺纹的旋合长度与精度等级及其选用,1、旋合长度选用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。,国标中规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度，
13、分为短（S）、中（N）、长（L）三种旋合长度。见教材表6-19。,中等旋合长度N的应用最为普遍，其值是根据粗牙螺纹的一般常用旋合长度的范围为0.5d1.5d而定的。其最小、最大长度可以用下式求得：,式中P，d的单位是mm:d是公称直径分段内的最小值。,等于和小于LNmin为短旋合长度，大于LNmax为长旋合长度。,6.3.3 螺纹的选用公差带和配合,根据普通螺纹的公差等级和基本偏差，可以组成许多不同的公差带，普通螺纹的公差带代号由公差等级数字和基本偏差字母组成，如6g、6H、5G等。与光滑圆柱尺寸公差带代号有所不同，螺纹公差带代号：其公差等级数字在前，基本偏差字母在后。,1、螺纹推荐的公差带
14、螺纹精度的高低，直接影响到螺纹加工的难易程度。为了减少螺纹加工刀具和检测量具的规格和种类，国家标准推荐了常用的公差带，见表6-20。,（1）配合精度的确定：精密级用于精密联结螺纹，以保证内、外螺纹具有稳定的配合性质。中等级用于一般用途联结。粗糙级用于要求不高及制造困难的螺纹。（2）旋合长度的确定： 一般多用N组。根据公称直径和螺距选择。见教材表6-19。（3）基本偏差与配合的选用： 为了保证牙侧有足够的接触高度，完工后的零件最好组成H/g，H/h或G/h的配合。其中H/h配合的最小间隙为零，一般情况下均应选用此种配合。,2.公差带的具体确定方法,（4）表面粗糙度： 螺纹表面粗糙度，主要根据其公
15、差等级来确定（5）形位公差 对普通螺纹一般不规定形位公差，但标准规定形位误差不得超过螺纹轮廓公差带所限定的区域。一般情况下，选用中等精度、中等旋合长度的公差带，即内螺纹公差带常选6H、外螺纹公差带6h、6g应用较广。,6.4 普通螺纹的标记,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、旋合方向组成，中间用“-”隔开。举例：外螺纹,国家标准规定，下列中等精度螺纹不标注公差带代号(省略)。内螺纹：5H，公称直径1.4mm；6H，公称直径1.6mm；外螺纹：6h，公称直径1.4mm；6g，公称直径1.6mm。有必要说明的其他信息，包括螺纹的旋合长度和旋向。对短旋合长度组和长旋合长度组的螺纹，应在公差带代号后分别标注“S”和“L”代号，旋合长度代号与公差带代号之间用“”分开。中等旋合长度组螺纹不标注(省略)旋合长度代号“N”。,注意：（1）中径公差带一定要写在顶径公差带之前，且两者之间无短划线“-”分隔。（2）若中径和顶径的公差带相同时，只需注一个公差带代号即可。旋合长度为N时，可不标注。粗牙螺纹的螺距也不标注。,6.4 普通螺纹的公差配合,内螺纹：,6.4 普通螺纹的公差配合,内、外螺纹装配标记示例：,
