第9章螺纹公差及检测-2

1、内容提要内容提要1. 螺纹种类和对螺纹结合的使用要求；2. 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数；3. 螺纹的直径(中径和顶径)偏差、螺距误差和牙侧角偏差对螺纹结合互换性的影响；4. 螺纹的作用中径、中径公差和中径的合格条件；5. 螺纹的公差与配合的特点；6. 螺纹公差与配合标准的基本结构和螺纹精度；7. 螺纹在图样上标注的内容及其标注方法；8. 螺纹的综合检验和单项测量。 第九章第九章 螺纹公差及检测螺纹公差及检测 一螺纹分类及使用要求一螺纹分类及使用要求 1、紧固螺纹、紧固螺纹 主要用于联接和紧固各种机械零件,如普通螺纹和管螺纹等。对普通螺纹连接的主要要求是可旋合性和连接的可靠性，对管螺纹连接

2、的主要要求是密封性和连接的可靠性。 2传动螺纹传动螺纹 这类螺纹通常用于传递运动或动力,其基本牙型主要有梯形、矩形，如丝杠螺杆等。对传动螺纹的要求是传动传递动力的可靠性或传递位移的准确性，螺牙接触性能好、耐磨性好。3紧密螺纹紧密螺纹 这类螺纹用于密封联接。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油。 第九章第九章 螺纹公差及检测螺纹公差及检测 9.1 概述概述二螺纹部分术语及定义二螺纹部分术语及定义 1基本牙型基本牙型2螺距螺距P与导程与导程Ph 螺距螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。 导导程程是是同一螺旋线上相邻两牙中径线上对应点间的轴向距离。单线螺纹，L=P，多线螺纹，

3、L=nP n螺纹线数3原始三角形高度原始三角形高度H4牙型高度牙型高度5H/85大径大径D或或d图图9-1 普通螺纹的基本牙型普通螺纹的基本牙型 D1(d1)3060P/2P/4P/8HH/8H/4D2(d2)D (d)螺纹轴线P 大径大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。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又称底径底径,外螺纹的大径d又称顶径顶径。普通螺纹大大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸。7 外螺纹最大小径外螺纹最大小径d3max8 中径中径D2或或d26小径小径D1或或d1 小径小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底

4、相切的假想圆柱的直径。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又称顶径顶径,外螺纹的小径d1又称底径底径。 中径中径是指一个假想圆柱的直径，该圆柱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,相结相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D=d。D1(d1)3060P/2P/4P/8HH/8H/4D2(d2)D (d)螺纹轴线P9 单一中径单一中径D2a 或或d2a p基本螺距P螺距误差 单一中径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

5、距基本尺寸一半地方的直径。用以表用以表示螺纹中径的实际尺寸示螺纹中径的实际尺寸。当螺距有误差时，单一中径单一中径中径中径10牙型角牙型角和牙型半角和牙型半角 /2牙型半角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。11螺纹旋合长度螺纹旋合长度 螺纹旋合长度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轴向长度长度。12螺纹最大实体牙型螺纹最大实体牙型13螺纹最小实体牙型螺纹最小实体牙型14螺距误差中径当量螺距误差中径当量fp=1.732 P 式中：单位为m，P为螺距累计误差fp它与旋合长度无关。 P的中径当量为： P=PaPP=nPanPfp = P

6、 ctg(/2) =1.732 P 假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距误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。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个数值fp。fp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。外螺纹：外螺纹：外螺纹存在牙型半角误差时，必须将外螺纹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。内螺纹：内螺纹：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下所示。244.02Pf15牙侧角误差中径当量牙侧角误差中径当量2291. 02Pf牙型

7、半角误差/2为正正时：牙型半角误差/2为负负时：式中：单位为m ，/2单位为分 ，P为基本螺距16作用中径作用中径 作用中径作用中径是在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。该假想螺纹具有基本牙型的螺距、牙型半角和牙型高度，并在牙顶和牙底留有间隙，以保证包容时不与实际螺纹的大、小径发生干涉。9.2 普通螺纹公差及极限偏差普通螺纹公差及极限偏差 螺纹连接的互换性要求，是指装配过程的可旋合性以及使用过程中连接的可靠性。影响螺纹互换性的几何参数有五个，即螺纹的大径、中径、小径、螺距和牙型半角。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

8、，势必降低螺纹的配合均匀性和联接强度，因此主要参数是螺距、牙型半角和中径。但在普通螺纹结合中，未规定牙型半角公差和螺距公差，而是规定螺纹中径公差来对牙型半角误差和螺距误差进行综合控制。 螺纹配合由内外螺纹公差带组合而成，国家标准普通螺纹 公差GB/T1972003将普通螺纹公差带的两个要素 公差带的大小即公差等级和公差带位置即基本偏差进行标准化，组成各种螺纹公差带。1.螺纹的公差螺纹的公差 国家标准普通螺纹 公差GB/T1972003将内、外螺纹的中径、大径和小径公差做了规定，其相关直径的公差等级如教材表9-1所示。由于内、外螺纹的底径（d1和D）是在加工时和中径一起由刀具切出，其尺寸由加工保

9、证，因此也未规定公差。螺纹直径公差等级内螺纹小径D14、5、6、7、8内螺纹中径D24、5、6、7、8外螺纹大径d4、6、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9 不同等级公差值按教材表9-2计算，其中公差等级系数k1、k2按表9-3选取。公差差值值见表9-4、9-5。不同公差等级螺纹公差值计算公式不同公差等级螺纹公差值计算公式上表中：上表中：P P和和d d的单位为的单位为mmmm，d d为该螺纹直径尺寸段的几何平均值为该螺纹直径尺寸段的几何平均值直径公差（直径公差（ m m）计算公式计算公式T Td d k k1 1(180P(180P2/32/3-3.15P-3.15P-1/2-1/2

10、) )T Td d2 2 k k1 190P90P0.40.4d d0.10.1T TD1D1 k k1 1(433P-190P(433P-190P1.221.22) ) 当当P=0.2P=0.20.80.8时时 k k1 1230P230P0.7 0.7 当当P P 1 1时时T TD D2 2 k k2 2T Td d2 2公差等级公差等级3 34 45 56 67 78 89 9系数系数k k1 10.50.50.630.630.80.81 11.251.251.61.62 2系数系数k k2 20.850.851.061.061.321.321.71.72.122.122 .2 .螺纹

11、的基本偏差螺纹的基本偏差0D2D1D基本牙型GEIESTTD2/2TD1/2EI/2ES=TDD2D1基本牙型HTD2/2TD1/2EI=0T图图9-3 内螺纹内螺纹公差带位置公差带位置 国家标准普通螺纹 公差GB/T1972003将内、外螺纹的中径、大径和小径三者规定了相同的基本偏差。国标对内螺纹的国标对内螺纹的中径中径和和小径小径规定了规定了G、 H 两种公差带两种公差带位置，以位置，以下偏差下偏差 EI 为基本偏差，各公差带位置的基本偏差按表为基本偏差，各公差带位置的基本偏差按表9-6所列所列公式计算，公式计算，基本偏差基本偏差值见表值见表9-7。基本牙型esdd2es/2d1d1max

12、TTd2/2Td/2eiefg0h基本牙型Td/2Td2/2d1maxd1d2d0ei=Tes=0T图图9-4 外螺纹外螺纹公差带位置公差带位置 国标对外螺纹的国标对外螺纹的中径中径和和大径大径规定了规定了e、f、g、h 四种公差带四种公差带位置，以上偏差位置，以上偏差 es 为基本偏差，为基本偏差， 9.3 标准推荐的公差带及其应用标准推荐的公差带及其应用 一、普通螺纹公差标准的基本结构一、普通螺纹公差标准的基本结构 公差带公差带公差等级公差等级 螺纹公差精度螺纹公差精度基本偏差基本偏差旋合长度旋合长度G、H、h、g、f 、e精、中、粗精、中、粗 由公差等级、基本偏差、旋合长度组成国标推荐内

13、外螺纹选用公差带如表9-9、表9-10所示。除特殊需要，一般不宜选择标准以外的公差带。螺纹公差带螺纹公差带 : : 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P178表9-3 。其中6级为基本级。级为基本级。 公差带的位置和基本偏差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。对内螺纹规对内螺纹规定代号为定代号为H和和G的两种基本偏差的两种基本偏差；对外螺纹规定代号为对外螺纹规定代号为e、f、g、h

14、四种基本偏差四种基本偏差。基本偏差值见教材P182表9-7。螺纹公差等级与旋合长度：螺纹公差等级与旋合长度： 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。当螺纹的公差等级一定时，旋合长度愈长，加工时产生螺距累积误差和牙型半角误差愈大，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，分为短（S）、中（N）、长（L）三种旋合长度。见教材P182表9-8。 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

15、。同一精度等级，随旋合长度的增加应降低螺纹的公差等级.见教材P153表9-9、9-10。 结合精度的确定：结合精度的确定： 精密级用于精密联结螺纹。 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。 旋合长度的确定：旋合长度的确定：一般多用N组。根据公称直径和螺距选择。 公差带的确定：公差带的确定：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代号。如外螺纹：6f；内螺纹：6H。与普通尺寸标注不同的是：公差等级在前前，基本偏差代号在后后。 二、二、螺纹公差带组合及选用原则螺纹公差带组合及选用原则 配合的选用：配合的选用：除特殊情况外，表以外的其他公差带不宜选用。

16、表中内螺纹公差带与外螺纹公差带可以形成任意组合，但从保证足够的接触高度出发，推荐加工后的螺纹零件宜优先组成H/h、H/g或G/h配合。对公称直径小于1.4mm的螺纹，应选用5H/6h、4H/6h或更精密的配合。 表面粗糙度：表面粗糙度：国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。如下表。 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。标注内容为：标注内容为： 1.特征代号：M 2.尺寸代号： （1）公称值（d、D） （2）导程（Ph）螺距（P） 粗牙不标： d(D)单线：多线：d(D)P d(D)Ph P9.4 普通螺纹的标记普通螺纹的标记 (3

17、)公差带代号：中径和顶径 (4)旋合长度代号：(5)旋向代号：例1 M60.755h6h S LH例2 M14ph6p2 7H L 例3 M202 7H/7g6g L 例4 M8 解释下例中螺纹代号标注的含义。解释下例中螺纹代号标注的含义。相同标1个常用的中等精度不标(见书P184 )配合代号: 内、外螺纹公差带间用斜线分开N不标，只标S或L。右旋不标，左旋标LH9.5 梯形螺纹简述梯形螺纹简述 梯形螺纹属于传动螺纹的一种常见形式，国标规定的梯形螺纹是由原始三角形截去顶部和底部所形成，牙型角呈30 。为保证梯形螺纹传动灵活性，必须使内外螺纹配合后在大径和小径间留有一个保证间隙ac，为此，分别在

18、内外牙底上由基本牙型让出一个大小等于ac的间隙，如教材P184图9-5所示。螺纹直径公差等级内螺纹小径D14内螺纹中径D27、8、9外螺纹大径d4外螺纹中径d2（6)、7、8、9外螺纹小径d37、8、9表9-11图9-5 标准对内外螺纹的大、中、小径规定了表9-11所示的公差等级。1、公差等级、公差等级2、基本偏差、基本偏差 标准对内内螺纹的大、中、小径大、中、小径只规定了一种基本偏差H（下偏差），其值为零；对外外螺纹中中径规定了h、e和和c三种基本偏差，对大径和小径大径和小径规定了一种基本偏差h，其中h的基本偏差（上偏差）为零，e和c的基本偏差（上偏差）为负值。3、旋合长度、旋合长度 标准按

19、公称直径和螺距的大小将旋合长度分为N、L两组。N代表中等旋合长度，L代表长旋合长度。旋合长度的数值可通过查表获取。标注内容及格式如下： Tr 公称直径公称直径螺距螺距 旋向旋向公差带代号公差带代号旋合长度代号旋合长度代号 导程（导程（P螺距）螺距）4、标注、标注1）梯形螺纹的公称直径指螺纹的大径。2）螺纹旋向为左旋时，需注明代号“LH”，右旋省略标注。3）梯形螺纹的公差带代号只标注中径公差带代号。4）梯形螺纹和锯齿形螺纹的旋合长度代号分中（N）、长（L）两种。中等旋合长度可省略标注。5) 梯形螺纹副的公差带要分别注出内、外螺纹的公差带代号。前面的是内螺纹公差带代号，后面的是外螺纹公差带代号，中

20、间用斜线公开。例如例如:内螺纹 Tr40X7-7H 左旋外螺纹 Tr40X7LH-7e外螺纹 Tr40X7-7e 螺旋副 Tr40X7-7H/7e9.6 螺纹检测螺纹检测1、综合测量、综合测量 用螺纹量规检验螺纹是否合格属于综合测量。在成批生产中，普通螺纹均采用综合测量法。 综合测量是根据螺纹中径合格性的准则（泰勒原则），使用螺纹量规（综合极限量规）进行测量。 螺纹量规分为“通规”和“止规”，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。通端

21、螺纹环规止端螺纹环规d2maxd2mind1maxdmaxdmin通端光滑卡规环规检验外螺纹塞规检验内螺纹D2maxD2minD1minDminD1max止端螺纹 塞规通端螺纹塞规通端光滑塞规止端光滑塞规 对大尺寸普通螺纹、精密螺纹和传动螺纹，除了可旋合性和联接可靠以外，还有其它精度和功能要求，生产中一般都采用单项测量。 单项测量螺纹的方法很多，最典型的是用万能工具显微镜测量螺纹的中径、螺距和牙型半角。用工具显微镜将被测螺纹的牙型轮廓放大成像，按被测螺纹的影像，测量其螺距、牙型半角和中径，因此该法又称为影像法。 在实际生产中，测量外螺纹中径多用三针量法该方法简单，测量精度高，应用广泛。2.单项

22、测量单项测量 螺纹的单项测量指分别测量螺纹的各项几何参数，主要是中径、螺距和牙型半角。常用的单项测量螺纹几何参数的方法有三针法和影像法。（1）三针量法）三针量法（2）用工具显微镜测量螺纹各要素）用工具显微镜测量螺纹各要素1）中径d2的测量2）螺距P的测量3）牙型半角/2的测量（3）大型普通螺纹合格性判断）大型普通螺纹合格性判断 大型普通螺纹由于使用量规的困难，通常采用单项测量。对于螺纹顶径的测量其结果合格与否，与光滑工件测量结果的判断相同。主要是中径的合格性判断。根据中径合格性判断原则，合格的螺纹应满足下列关系式： 对于外螺纹d2作用d2maxd2单一 d2min 对于内螺纹 D 2作用D 2

23、min D2单一 D 2max 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泰勒原则: 实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的单一中径。何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的单一中径。 螺纹中径合格性判断原则：螺纹中径合格性判断原则：max222dddMMSmmin222dddLMSsmin222DDDMMSmmax222DDDLMSs作用中径：作用中径： 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。

24、作用中径的度量：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d2作用（D2作用），它可以表达为：d2minTd2d2maxD2作用D2单一fpf/2TD2D2单一D2作用fpf/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例螺纹中径合格性判断示例解：解： （1）查表确定该螺纹的极限偏差，并画出尺寸公差带图 例：按M2426g（6g可省略标注）加工，得da=23.850, d2a=22.521，P=+0.05， 1=+20 ， 2 = 25。试判断顶径、中径是否合格，并查出旋合长度的变化范围。 由表9.2 得

25、d2=由表9.4 得Td2=由表9.5 得Td=由表9.6 得es=022.701mm+-6g-38-208中径公差带中径公差带 024mm+-6g-38-318顶径公差带顶径公差带 中径公差带图顶径公差带图22.7010.170.280.038应用举例：应用举例：(2)判断中径的合格性且d2单一= 22.521 d2L=22.493 故中径合格 (3)判断顶径的合格性 因为dmin da dmax 所以顶径合格 (4)由 P182 表9-8 得旋合长度变化范围为：fp= P .ctg(/2)=0.051.732 =0.087=0.0732(220+325)=0.017D2作用=d2a+( f

26、p+ f )=22.521+(0.087+0.017) =22.62522.625d2M=22.663 dmin=23.682，dmax=23.962，da= 23.8508.5N25 f/2=0.073P( k11/2+k22/2)小小 结结（1）普通螺纹的主要术语和几何参数有：基本牙型、大径（D、d）、小径（D1、d1）、中径（D2、d2）、作用中径、单一中径（D2a、d2a）、实际中径、螺距（P）、牙型角（）与牙型半角（/2）、螺纹旋合长度。（2）作用中径的概念及中径合格条件 作用中径的大小影响可旋合性，实际中径的大小影响联接可靠性。中径合格与否应遵循泰勒原则，将实际中径和作用中径均控制

27、在中径公差带内。（3）普通螺纹公差等级 螺纹公差标准中，规定了d、d2和D1、D2的公差。它们各自的公差等级见表9-4、9-5。螺距和牙型不规定公差（由中径公差带控制），外螺纹的小径d1和内螺纹的大径D (牙底)也不规定公差。 （4）基本偏差 对于外螺纹，基本偏差是上偏差（es），有e、f、g、h四种；对于内螺纹，基本偏差是下偏差（EI），有G、H两种。公差等级和基本偏差组成了螺纹公差带。国标规定了常用公差带，见表9-9、9-10所示。一般情况下，应尽可能选用表中规定的优先选用的公差带。公差带的选用见本章有关内容。 （5）螺纹标记及在图样上标注（6）螺纹检测计算公式计算公式根据中径合格性判断原则，合格的螺纹应满足下列关系式： 对于外螺纹d2作用d2max d2单一 d2min 对于内螺纹 D 2作用D 2min D2单一 D 2maxmax222dddMMSmmin222dddLMSsmin222DDDMMSmmax222DD