典型结合和传动的螺纹

1、第十章 普通螺纹连接的公差1 第一节 概述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: 普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹2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。3传动螺纹：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递动力的可靠性或传递位移的准确性。4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。这类螺纹联接的使用要求是可旋合性和密封性5二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

2、。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。6(一)普通螺纹基本牙型：71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。(二)普通螺纹几何参数：8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”。9中

3、径(D，d)： 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。相结合的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D=d。104螺距(P)：螺距是指相邻两牙同向牙侧在中径线上对应两点间的轴向距离。 H =（3 2 ） P导程L：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，L=nP n螺纹线数115单一中径(D2s，d2s)：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。用以表示螺纹中径的实际尺寸。12牙型半角（/2）：牙

4、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。牙型角 6013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长度。普通螺纹的公称直径系列及各参数的基本尺寸如教材表10-1示。14三螺纹几何参数偏差对互换性的影响： 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。15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

5、和联接强度。因此对螺纹互换性影响较大的参数是 螺距、牙型半角和中径。161螺距误差的影响 ： 螺距偏差可分为单个螺距偏差和螺距累积偏差两种。单个螺距误差：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。螺距累积误差：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。17L理论=nPL实际=nP1P螺距累积误差对旋合性的影响示例 ：内螺纹外螺纹18 假设内螺纹具有基本牙型； 内、外螺纹中径相等； 内、外螺纹牙型半角相等； 仅外螺纹存在螺距偏差 。 为防止干涉，为使具有P的外螺纹旋入理想的内螺纹,

6、就必须使外螺纹的中径减小一个数值fp (m)。19L理论=nPL实际=nP1PFp/2螺距累积误差对旋合性的影响示例 ：内螺纹外螺纹20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)。21 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。 计算公式为：222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。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。23牙型半角偏差对旋合性影响示例：24外螺纹：外螺纹存在牙型半角偏差时，必须将外螺纹牙型沿垂

7、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P190示。253中径误差的影响：中径偏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。若外螺纹的中径比内螺纹中径大，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。要控制螺纹的中径误差。国标中规定了普通螺纹的中径公差。 26中径公差：对于普通螺纹，影响其互换性的主要参数是中径、螺距和牙型半角。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

8、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。271单一中径(D2s，d2s)：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。用以表示螺纹中径的实际尺寸（ D2a，d2a ）。四普通螺纹实现互换性的条件282. 作用中径（ d2m D2m )： 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），它可以表达为：外螺

9、纹：内螺纹：293. 螺纹中径合格性判断原则： 判断中径的合格性应遵循泰勒原则:实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超出最小实体牙型的中径。用表达式即为：外螺纹：内螺纹：30d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2TD2D2sD2mfpF/2D2，d2D2maxD2min内螺纹外螺纹螺纹中径合格性判断示例：31举例说明。例 有一螺栓M2426h，测得其单一中径d2S=22.54mm，螺距误差P=+35m，牙型半角误差/2（左）=-30，/2（右）= +65，试判断其合格性。解：1）查附表 得：中径基本尺寸d2 =22.701 mm， 中径上偏差 es

10、=0 中径公差 Td 2= 170m， 经计算可得外螺纹中径极限尺寸 d2max =22.701 mm， d2 min =22.531 mm， 322）计算螺距累积偏差和牙型半角误差的中径当量及作用中径为 f P= 1.73235m= 0.061mm f a/2 =0.0732（2-30+365）m=0.037 mm =22.54+0.061+0.037=22.638mm 3）判断合格性 d2m=22.638mmd2max =22.701 mm， d2S=22.54mmd2min =22.531 mm， 故该螺纹中径合格。 4)画公差带图33d2minTd2d2maxd2md2sfpF/2 ，

11、d2外螺纹34一、螺纹公差带 :第二节、普通螺纹的公差与配合螺纹公差带是牙型公差带，以基本牙型的轮廓为零线，沿着螺纹牙型的牙侧、牙顶和牙底分布，并在垂直于螺纹轴线方向来计量大、中、小径的偏差和公差。 35 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10-3。1. 公差带的位置和基本偏差 :36螺纹中径和顶径的基本偏差：37 标准规定了内、外螺纹 : 中径公差（TD2、T d2）和 顶径公差（内螺纹的小径T

12、D1和外螺纹的大径T d）。2. 公差带的大小和公差等级38 3. 公差带的代号: 6H 6g 5h 39二、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。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。40 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。 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. 1.螺纹的旋合长度412.螺纹的精度等级 螺纹的精度

13、等级是由螺纹公差带和螺纹的旋合长度两个因素决定的: 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。 一般以中等旋合长度下的6级公差等级作为中等精度，精密和粗糙都是相比较而言42 旋合长度的确定：一般多用N组。根据公称直径和螺距选择。 注意：螺纹的精度与公差等级在概念上是不同的。同一公差等级的螺纹，若它们的旋合长度不同，则螺纹的精度不同。 因为螺纹的精度反映螺纹加工的难易程度。在同一螺纹精度下，对不同旋合长度的螺纹应采用不同的公差等级。一般情况下，S组应比N组高一个公差等级；L组应比N组低一个公差等级。因为S组的旋合长度短，螺纹的扣数少，螺距累积误差小，

14、所以公差等级应比同精度的N组高一级。43三、螺纹的公差带及其选用精度等级内螺纹公差带外螺纹公差带SNLSNL精密级4H4H5H5H6H（3h4h）4h*（5h4h）中等级5H*(5G）6H*（6G）7H*(7G）（5h6h）（5g6g)6e* 6f*6g* 6h*（7h6h）（7g6g）粗糙级7H（7G）（8h）8g注：（l）大量生产的精制紧固螺纹，推荐采用带方框的公差带（2）带的公差带应优选选用，不带的公差带其次选用，加括号的公差带尽量不用。1.普通螺纹的选用公差带44 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。 2. 配合的选

15、用：45 对于大批量生产的螺纹，为了装拆方便，应选用H/g或Gh组成配合。对单件小批生产的螺纹，可用 Hh组成配合，以适应手工拧紧和装配速度不高等使用特性。 在高温状态下工作的螺纹，为防止因高温形成金属氧化皮或介质沉积使螺纹卡死，可采用能保证间隙的配合。当温度在450以下时，可用H/g组成配合；温度在450以上时，可选用H/e配合，如火花塞螺纹就是选用的这种配合。 对于需要镀涂的外螺纹，当镀层厚度为10m、20m、30m时，可分别选用g、f、 e与H组成配合。当内、外螺纹均需电镀时，则可由Ge或Gf组成配合。46表面粗糙度：国标有普通螺纹的表面粗糙度推荐值。一般情况下，选用中等精度、中等旋合长

16、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。47四、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）和螺纹旋合长度组成，中间用“”隔开。举例： 外螺纹：M205g6gS 内螺纹：M201.5左6H 内外螺纹配合时：M2026H/5g6gS48例：M10-5g6g-sM101-6H顶径公差带代号螺距（细牙） 粗牙螺纹的公称直径中径公差带代号公称直径短旋合长度中径和顶径公差49第三节、传动螺纹结合的精度设计 （一般了解内容）H = 1.866Ph = 0.5Pd = d - 0.5Pd1 = d - 2h1h1 = 0

17、.5P + zD = d + 2 zD1 = d - PD2 = d250 机床丝杠和螺母的精度等级各分为7级；3，4，5，9级。其中3级精度最高，其余精度依次降低，9级精度最低。各级精度主要应用的情况如下： 3级，4级主要用于超高精度的坐标镗床和坐标磨床的传动定位丝杠和螺母。 5级，6级用于高精度坐标镗床、高精度丝杠车床、螺纹磨床、齿轮磨床的传动丝杠，不带校正装置的分度机构和计量仪器上的测微丝杠。 7级用于精密螺纹车床、齿轮机床、镗床、外圆磨床和平面磨床的精确传动丝杠和螺母。 8级用于一般的传动，如普通车床、普通铣床、螺纹铣床用的丝杠。 9级用于低精度的地方，如普通机床进结机构用的丝杠。1）

18、 精度等级51 螺母的螺距偏差和牙型半角偏差很难测量。为保证螺母的精度，对螺母规定了大、中、小径的极限偏差，并用中径公差综合控制螺距偏差和牙型半角偏差。 螺母螺纹大径和小径的极限偏差不分精度等级，各有一种。 69级螺母螺纹中径的极限偏差如附表所示。高精度的螺母通常按先加工好的丝杠来配作。配作螺母螺纹中径的极限尺寸以丝杠螺纹中径的实际尺寸为基数，按JB2886规定的螺母与丝杠配作的中径径向间隙（附表315）来确定。2） 螺母精度的确定52丝杠和螺母螺纹牙型侧面和顶径、底径表面粗糙度参数Ra值参考附表 选取。 3） 丝杠和螺母螺纹的表面粗糙度53 丝杠和螺母螺纹的标记依次由螺纹代号Tr、尺寸规格（公称直径螺距，单位为mm）、旋向和精度等级代号组成。旋向与精度等级代号之间用短横符号“”分开。左旋螺纹用代号LH表示，右旋螺纹不标注旋向。 例如：公称直径为55mm，螺距为12mm，6级精度的右旋螺纹标记为Tr55126。（其它部分可自学）4） 丝杠和螺母螺纹的标记54解释下列螺纹代号。(1) M20-5H (2) M16-5H6H-L (3) M3016H/5g6g (4) M20-5h6h-S (4) M20-5h6h-S：普通外螺纹，公称