第九章圆柱螺纹公差与检测

1、1第九章第九章 圆柱螺纹公差与检测圆柱螺纹公差与检测第一节第一节 概述概述 螺纹的种类及使用要求螺纹的种类及使用要求 普通螺纹的基本牙型和主要参数普通螺纹的基本牙型和主要参数第二节第二节 普通螺纹几何参数误差对互换性的影响普通螺纹几何参数误差对互换性的影响 第三节第三节 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合2根据螺纹的用途，可将其分为以下三类根据螺纹的用途，可将其分为以下三类：1紧固螺纹紧固螺纹2传动螺纹传动螺纹3管螺纹管螺纹 用于连接和紧固各种机械零件用于连接和紧固各种机械零件 使用要求使用要求：保证旋合性和连接强度：保证旋合性和连接强度 用于传递动力和位移用于传递动力和位移使用要求使用

2、要求：传递动力可靠，传递位移准确：传递动力可靠，传递位移准确 用于管道系统中的管件连接用于管道系统中的管件连接 使用要求使用要求：保证连接强度和密封性：保证连接强度和密封性 第一节第一节 概述概述一、螺纹的种类及使用要求一、螺纹的种类及使用要求3二、普通螺纹的基本牙型和主要参数 普通螺纹的普通螺纹的牙型牙型是指在通过螺纹轴线的剖面上是指在通过螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状，由等边原始三角形形成。螺纹的轮廓形状，由等边原始三角形形成。 4 基本牙型基本牙型是是将原始三角形的顶部和底部削去将原始三角形的顶部和底部削去后所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。它是后所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。它是规

3、定螺纹极限偏差的基础。规定螺纹极限偏差的基础。 5 根据螺纹的根据螺纹的基本牙型，可基本牙型，可以定义它的几以定义它的几个主要参数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与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想 圆柱的直径。圆柱的直径。是公称直径是公称直径 。 小径（小径（D1、 d 1） 与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的 假想圆柱的直径。假想圆柱的直径。 中径（中径（D2、d 2） 螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的 地方假想圆柱的直径。地方假想圆柱的直径。6螺距螺距相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。相邻两牙在中径

4、线上对应两点的轴向距离。 螺距基本值螺距基本值P。 7单一中径单一中径是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母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螺距基本值一半线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本值一半（P/2P/2）的地方，如下图。内、外螺纹的单一中）的地方，如下图。内、外螺纹的单一中径分别用符号径分别用符号D D2s2s和和d d2s2s表示。表示。8牙型角和牙侧角牙型角和牙侧角 牙型角牙型角（ ）在螺纹牙型上，相邻的两牙侧间的夹角，在螺纹牙型上，相邻的两牙侧间的夹角，如如a图。牙型角的一半称为牙型半角。普通螺纹牙型半角图。牙型角的一半称为牙型半角。普通螺纹牙型半角为为30度。度。

5、 牙侧角牙侧角（ 1和和2） 指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，普通螺纹牙侧角的基本值为线的垂线间的夹角，普通螺纹牙侧角的基本值为30度。度。9 1 概述 螺纹接触高螺纹接触高度度 在两个相在两个相互配合螺纹的互配合螺纹的牙型上，它们牙型上，它们的牙侧重合部的牙侧重合部分的径向距离分的径向距离 等于等于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。相互旋合部分的长度。 10第二节 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

6、 1. . 内、外螺纹内、外螺纹自由旋合自由旋合相互结合的内、外螺相互结合的内、外螺纹能够自由旋入，并获得指定的配合性质。纹能够自由旋入，并获得指定的配合性质。 2. 2. 具有足够的具有足够的连接强度连接强度相互结合的内、外螺相互结合的内、外螺纹牙侧能够均匀接触，具有足够的承载能力。纹牙侧能够均匀接触，具有足够的承载能力。 对互换性有影响的因素是螺纹加工过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：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。 11一、螺纹直径偏差的影响 直径偏差直径偏差螺纹大、中、小径的

7、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。 若外螺纹若外螺纹直径比内螺纹大，则影响旋合直径比内螺纹大，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。12n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。n螺距偏差螺距偏差P ：是指单个螺距的实际值与其基本是指单个螺距的实际值与其基本值之差，值之差，它与旋合长度无关。它与旋合长度无关

8、。n螺距累积偏差螺距累积偏差P ：在规定的螺纹长度内，任意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两同名牙侧的实际轴向距离与其基本值的最大差值，值，它与旋合长度有关。它与旋合长度有关。二、二、螺距误差的影响螺距误差的影响 13fp（或（或FP）1.732P下图为螺距累积误差对旋合性的影响：下图为螺距累积误差对旋合性的影响：14fp=| P |cot(/2)=1.732 | P |15 参看上图，参看上图，PP使内、外螺纹牙侧产生干涉面不能旋使内、外螺纹牙侧产生干涉面不能旋合，须合，须增大内螺纹中径，或减小外螺纹中径可以消除增大内螺纹中径，或减小外螺纹中径可以消除PP对

9、旋合性的不利影响对旋合性的不利影响，但但PP会使内、外螺纹实会使内、外螺纹实际接触的螺牙减小，载荷集中在接触部位，造成接触压际接触的螺牙减小，载荷集中在接触部位，造成接触压力增大，降低螺纹的连接强度。螺距偏差的中径当量为力增大，降低螺纹的连接强度。螺距偏差的中径当量为 fpfp=| P |cot(/2)=1.732 | P |=| P |cot(/2)=1.732 | P |式中式中P P 之所以取绝对值，是由于之所以取绝对值，是由于P P 不论是正值不论是正值或负值，影响旋合性的性质不变，只是改变牙侧干涉位或负值，影响旋合性的性质不变，只是改变牙侧干涉位置置。PP应是旋合长度内最大的螺距累积

10、偏差值，而该值不应是旋合长度内最大的螺距累积偏差值，而该值不一定出现在最大旋合长度上。一定出现在最大旋合长度上。16三、牙侧角偏差的影响三、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。 1 1 30 2 2 30（1217 下图为牙侧角偏差对旋合性的影响，牙侧角中径当下图为牙侧角偏差对旋合性的影响，牙侧角中径当量为量为 f=0.073P(K1|1|+ K2|2|)(um) 黑色黑色内螺纹为理想螺纹内螺纹为理想螺纹红色红色外螺纹存在外螺纹存在 牙侧角牙侧角 偏差偏差左牙侧角偏差左牙侧角偏差10 右牙侧角偏差右牙侧角偏差2

11、0 把外螺纹螺牙沿螺纹径向把外螺纹螺牙沿螺纹径向移至蓝线处，可避开干涉移至蓝线处，可避开干涉区，螺纹的中径减小区，螺纹的中径减小f单位单位：Pmm ； （ ）； f、 F m 。18 对于外螺纹，当对于外螺纹，当1（或（或2 ）为正值时，在）为正值时，在中径与小径之间中径与小径之间的牙侧产生干涉，相应的系数的牙侧产生干涉，相应的系数K1 （或（或K2 ）取取2；当；当1（或（或2 ）为负值时，在）为负值时，在中中径与大径径与大径之间的牙侧产生干涉，相应的系数之间的牙侧产生干涉，相应的系数K1 （或（或K2 ）取取3。 对于内螺纹，当对于内螺纹，当1（或（或2 ）为正值时，在）为正值时，在中径与

12、大径中径与大径之间的牙侧产生干涉，相应的系数之间的牙侧产生干涉，相应的系数K1 （或（或K2 ）取取3；当当1（或（或2 ）为负值时，在）为负值时，在中中径与小径径与小径之间的牙侧产生干涉，相应的系数之间的牙侧产生干涉，相应的系数K1 （或（或K2 ）取取2。19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。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）

13、1.732P20四、四、螺纹的单一中径和作用中径螺纹的单一中径和作用中径 中径（中径（D2、d 2） 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）实际螺纹牙型上沟槽宽度实际螺纹牙型上沟槽宽度 等于螺距基本值一半（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，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）螺纹的作用中径径，称为该外（内）

14、螺纹的作用中径 。 212223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)24五、普通五、普通螺纹的合格性判断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。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、牙侧角偏差的上，这样，中径偏差和螺距误差、牙侧角偏差的综合结果可按综合结果可按泰勒原则泰勒原则判断，判断螺纹的作用中判断，判断螺纹的

15、作用中径和单一中径的合格性。径和单一中径的合格性。25 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最大实体牙型的中径牙型的中径，并且实际螺纹任何部位的，并且实际螺纹任何部位的单一单一中径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 D2sD2max2627 对普通螺纹的公差与配合要求主要是确定对普通螺纹的公差与配合要求主要是确定螺纹的公差带和公差精度。螺纹的公差带和公差精度。 螺纹公差带与孔、轴公差带类似，由螺纹螺纹公差带与孔

16、、轴公差带类似，由螺纹基本偏差和螺纹公差等级所决定。基本偏差和螺纹公差等级所决定。 螺纹的公差精度取决于螺纹公差等级和旋螺纹的公差精度取决于螺纹公差等级和旋合长度，分为精密、中等和粗糙三种。合长度，分为精密、中等和粗糙三种。第三节第三节 普通螺纹的公差与配合普通螺纹的公差与配合 28基本偏差基本偏差（确定公差带位置）（确定公差带位置）螺纹公差螺纹公差（确定公差带大小）（确定公差带大小）螺纹公差带螺纹公差带公差精度公差精度（精密、中等、（精密、中等、粗糙）粗糙）螺纹旋合长度螺纹旋合长度（S S、N N、L L）29一、螺纹公差带 1. 螺纹的基本偏差螺纹的基本偏差 螺纹的基本偏差用来螺纹的基本偏

17、差用来确定螺纹公差带相对于基确定螺纹公差带相对于基本牙本牙 型的位置型的位置。基本偏差的种数和代号如下。基本偏差的种数和代号如下。 螺纹公差带由螺纹公差带由基本偏差基本偏差和和公差公差两个要素构成两个要素构成。内螺纹：内螺纹：G、H两种两种外螺纹：外螺纹：e、f、g、h四种四种30 2. 螺纹的公差螺纹的公差 螺纹公差用来螺纹公差用来确定螺纹公差带的大小确定螺纹公差带的大小，它表示，它表示允许螺纹直径的尺寸变动范围。标准对螺纹中径和允许螺纹直径的尺寸变动范围。标准对螺纹中径和顶径规定的公差等级如下：顶径规定的公差等级如下： 内螺纹中径内螺纹中径D2 4、5、6、7、8内螺纹小径内螺纹小径D1

18、4、5、6、7、8外螺纹中径外螺纹中径d2 3、4、5、6、7、8、9外螺纹大径外螺纹大径d 4、6、831 将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就构成了螺纹公差带代号，例如：就构成了螺纹公差带代号，例如： 5H6H表示内螺纹中径公差带代号为表示内螺纹中径公差带代号为5H、顶径（小径）公差带代号为顶径（小径）公差带代号为6H。 6f表示外螺纹中径与顶径（大径）公差表示外螺纹中径与顶径（大径）公差带代号相同，均为带代号相同，均为6f。 标注时，中径公差带代号在前，顶径标注时，中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后。公差带代号在后。32基本牙型基本牙型GH内

19、螺纹公差带外螺纹公差带efgh33n 螺纹公差带是以基本牙型为零线，沿牙侧、牙螺纹公差带是以基本牙型为零线，沿牙侧、牙 顶和牙底分布的公差带。顶和牙底分布的公差带。 大、中、小径的极限偏差和公差值一律沿直径大、中、小径的极限偏差和公差值一律沿直径 方向度量。方向度量。螺纹公差带的特点螺纹公差带的特点: 螺纹公差带只对中径和顶径规定公差等级。螺纹公差带只对中径和顶径规定公差等级。34标准规定了三组旋合长度：标准规定了三组旋合长度：n短旋合长度组短旋合长度组Sn中等旋合长度组中等旋合长度组Nn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；

20、强度较低零件；强度较低零件上的螺纹，应选择长旋合长度；对空间位置受限制上的螺纹，应选择长旋合长度；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。用的螺纹，可根据调整行程的长短选择旋合长度。35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、中等级精密级、中等级 、粗糙级、粗糙级 。 （1 1）精密级：精密联接螺纹，配合性质稳定，间隙）精密级：精密联接螺纹，配合性质稳定，间隙 变动量小，需要保证一定的定位精度。变动量小

21、，需要保证一定的定位精度。（2 2）中等级：用于一般的螺纹联结）中等级：用于一般的螺纹联结（3 3）粗糙级：不重要的螺纹联结，以及制造比较困）粗糙级：不重要的螺纹联结，以及制造比较困 难的螺纹。如簸箕难的螺纹。如簸箕 盲孔攻丝。盲孔攻丝。36公差精度和公差等级有何关系呢？公差精度和公差等级有何关系呢？ 公差等级仅反映了中经和顶径尺寸精度的高低，但要综合公差等级仅反映了中经和顶径尺寸精度的高低，但要综合评价螺纹质量，还应考虑旋合长度，评价螺纹质量，还应考虑旋合长度，一般选一般选N N，仅当结构和，仅当结构和强度上有特殊要求时，可选强度上有特殊要求时，可选S S或或L L，值得注意的是尽可能缩短，

22、值得注意的是尽可能缩短旋合长度，改变那种认为旋合长度越大其密封性、可靠性就旋合长度，改变那种认为旋合长度越大其密封性、可靠性就越好的错误认识。实践证明，旋合长度过长，不仅结构笨越好的错误认识。实践证明，旋合长度过长，不仅结构笨重，加工困难，而且由于重，加工困难，而且由于P P 的增大，而降低承载能力，的增大，而降低承载能力，造成螺牙强度和密封性下降。造成螺牙强度和密封性下降。 公差等级公差等级旋合长度旋合长度公差精度公差精度一般用途的螺一般用途的螺纹多采用中等级纹多采用中等级37螺纹公差带与配合的选用螺纹公差带与配合的选用 9e8e(g8g)(8e)8g8H(8G)7H(7G)粗糙粗糙 (7e

23、6e)(7g6g)(7h6h)6e6f6h(5h6h)(5g6g)7H(7G)6G 5H (5G) 中等中等 (5h4h)(5g4g)4h(4g)(3h4h)6H5H4H精密精密LNSLNS外螺纹公差带外螺纹公差带 内螺纹公差带内螺纹公差带 公差公差 精度精度 6H6g 优先选用粗字体公差带、一般字体的公差带，其次选用加括号的公优先选用粗字体公差带、一般字体的公差带，其次选用加括号的公差带（尽量不用），大量生产的精制紧固螺纹推荐采用带方框的公差带。差带（尽量不用），大量生产的精制紧固螺纹推荐采用带方框的公差带。383、配合的选择、配合的选择 原则上，原则上，P177表表9-1所列的内螺纹公差带

24、和外所列的内螺纹公差带和外螺纹公关带可以任意组合各种配合，但从保证足螺纹公关带可以任意组合各种配合，但从保证足够的接触强够的接触强 度（高度）出发，最好组成度（高度）出发，最好组成H/g,H/h,G/h的配合，选择时应考虑以下几种情的配合，选择时应考虑以下几种情况：况：（1）为了保证可旋合性，内、外螺纹应具有较）为了保证可旋合性，内、外螺纹应具有较高的同轴度，并有足够的接触高度和结合强度，高的同轴度，并有足够的接触高度和结合强度，通常应用通常应用Xmin=0的配合（的配合（ H/h ）。）。（2）如需易拆卸，可选用较小间隙的）如需易拆卸，可选用较小间隙的H/g或或G/h。39四、四、螺纹螺纹标

25、记标记简化标记简化标记：1. 1. 粗牙螺纹的螺距可省略不标注，粗牙螺纹的螺距可省略不标注， 2. 2. 公差带公差带H H和和g g不标注，不标注， 3. 3. 中等旋合长度组代号中等旋合长度组代号N N不标注；不标注； 4. 4. 右旋螺纹不标注旋向代号。右旋螺纹不标注旋向代号。M 121 5h 6h LLH 螺螺纹纹特特征征代代号号旋向代号（左旋）旋向代号（左旋） 旋合长度为旋合长度为L L组（数值不标注组（数值不标注） 外螺纹公差带（中径外螺纹公差带（中径5h5h，顶径，顶径6h6h） 尺寸代号（公称直径为尺寸代号（公称直径为12mm12mm，单线细牙螺纹，单线细牙螺纹，螺距为螺距为1

26、mm1mm） 40四、四、应用举例应用举例 有一普通外螺纹有一普通外螺纹M12M121 1 ，加工后测得单一中径，加工后测得单一中径d d2s2s=11.275mm =11.275mm ，螺距累积误差，螺距累积误差P P3 3mm，左、，左、右牙侧角偏差右牙侧角偏差1 1+40+40， 2 23030。试计。试计算该螺纹的作用中径算该螺纹的作用中径d d2m2m，并按泰勒原则判别该螺纹，并按泰勒原则判别该螺纹中径的合格性。中径的合格性。 解：解： 1. 1. 确定中径的极限尺寸确定中径的极限尺寸 该螺纹公差带为该螺纹公差带为6g6g（省略标注）。（省略标注）。41由附表由附表9-1,9-1,d d2 211.350mm11.350mm；由附表由附表9-3 9-3 、附表附表9-29-2，T Td d2 2118m118m，eses26m