第十一章-圆锥、螺纹、键的公差和配合

第十一章圆锥、螺纹及花键的公差与检测化学工业出版社11.1圆锥的公差配合及检测11.1.1常用术语及定义圆锥：与轴线成一定角度，且一端相交于轴线的一条直线（母线），围绕着该轴线旋转形成的圆锥表面（图11-1）与一定尺寸所限定的几何体。

图11-1圆锥表面

圆锥分内圆锥（圆锥孔）和外圆锥（圆锥轴）两种，主要几何参数见图11-2。①圆锥角：在通过圆锥轴线的截面内，两条素线（即圆锥表面与轴向截面的交线）间的夹角。圆锥角用符号表示，斜角（锥角之半）用符号表示。②圆锥直径：圆锥上垂直于轴线截面的直径。常用的圆锥直径有：最大圆锥直径、最小圆锥直径、给定截面内圆锥直径。③圆锥长度：最大圆锥直径截面与最小圆锥直径截面之间的轴向距离，用符号表示（如图11-3所示）。

④锥度：两个垂直于圆锥轴线的截面上的圆锥直径之差与该两截面的轴向距离之比，用符号表示。例如：最大圆锥直径与最小圆锥直径之差与圆锥长度之比，即

锥度与圆锥角的关系为

锥度一般用比例或分数表示。光滑圆锥的锥度已标准化（GBl57-2001《锥度和角度系列》）。在零件图样上，锥度用特定的图形符号和比例（或分数）来标注，如图11-4所示。图形符号配置在平行于圆锥轴线的基准线上，并且其方向与圆锥方向一致，在基准线的上面标注锥度的数值，用指引线将基准线与圆锥素线相连。在图样上标注了锥度，就不必标注圆锥角，两者不能重复标注。

11.1.2圆锥公差

1.圆锥公差国家标准GB/T11334-2005适用于锥度C从1:3至1:500，圆锥长度L从6～630mm的光滑圆锥工件。（1）有关圆锥公差的术语及定义①基本圆锥：设计时给定的圆锥，它是理想圆锥。基本圆锥的确定方法图11-2所示。基本圆锥可以用两种形式确定：一种是以一个基本圆锥直径（最大圆锥直径或最小圆锥直径或给定截面圆锥直径）、基本圆锥长度和基本圆锥角（或基本锥度）来确定；另一种是以两个基本圆锥直径（和）和基本圆锥长度来确定。②极限圆锥、圆锥直径公差和圆锥直径公差带（区）：极限圆锥是实际圆锥允许变动的界限。与基本圆锥共轴且圆锥角相等、直径分别为最大极限尺寸和最小极限尺寸的两个圆锥称为极限圆锥，如图11-5所示。在垂直圆锥轴线的任一截面上，这两个圆锥的直径差都相等。圆锥直径公差：圆锥直径允许的变动量称为圆锥直径公差（如图11-5所示），用符号表示。其数值为允许的上极限圆锥直径与下极限圆锥直径之差，用公式表示为：圆锥直径公差在整个圆锥长度内都适用。而两个极限圆锥所限定的区域称为圆锥直径公差带（区）。（3）极限圆锥角、圆锥角公差和圆锥角公差带（区）极限圆锥角：指允许的最大圆锥角和最小圆锥角，它们分别用符号和表示，如图11-6所示。圆锥角公差：指圆锥角的允许变动量。当圆锥角公差以弧度或角度为单位时，用符号表示，以长度为单位时，用符号表示。其数值为允许的上极限与下极限圆锥角之差，用公式表示为：

两个极限圆锥角所限定的区域称为圆锥角公差带（区），如图11-6所示。2．圆锥公差项目和给定方法（1）圆锥公差项目为了保证内、外圆锥的互换性和满足其性能要求，国标对内、外圆锥规定公差项目如下：①圆锥直径公差圆锥直径公差以基本圆锥直径(一般取最大圆锥直径D)为基本尺寸，按GB/T1800.3-1998规定的标准公差选取。其数值适用于圆锥长度范围内的所有圆锥直径。②圆锥角公差圆锥角公差AT共分为12个公差等级，它们分别用ATl、AT2、…、ATl2表示，其中ATl精度最高，ATl2精度最低，等级依次降低。《圆锥公差》(GB11334-2005)规定的圆锥角公差的数值见表11-1。为了加工和检测方便，圆锥角公差可用角度值或线值给定，它们之间的换算关系为

AT4～AT12的应用举例如下：AT4～AT6用于高精度的圆锥量规和角度样板；AT7～AT9用于工具圆锥、圆锥销、传递大扭矩的摩擦圆锥；ATl0～AT11用于圆锥套、圆锥齿轮等中等精度零件：ATl2用于低精度零件。圆锥角的极限偏差可按单向取值（或）或者双向对称取值（），如图11-7所示。为了保证内、外圆锥的接触均匀性，圆锥角公差带通常采用对称于基本圆锥角分布。③圆锥的形状公差圆锥的形状公差包括素线直线度公差和横截面圆度公差。在图样上可以标注这两项形状公差，或者标注圆锥的面轮廓度公差。面轮廓度公差不仅控制素线直线度误差和截面圆度误差，而且控制圆锥角偏差。④给定截面圆锥直径公差带（区）给定截面圆锥直径公差带（区）在给定的圆锥截面内，由两个同心圆所限定的区域。如图11-8所示。（2）圆锥公差的给定方法我国圆锥国家标准规定了两种圆锥公差的给定方法。即：基本锥度法和公差锥度法。基本锥度法是指给出圆锥的公称圆锥角（或锥度C）和圆锥直径公差，由确定两个极限圆锥。此时圆锥角误差和圆锥的形状误差均应在极限圆锥所限定的区域内。所能限制的圆锥角如图11-9所示。圆锥公差给定方法一的标注实例如图11-10所示。该方法通常适用于有配合要求的内、外锥体。例如圆锥滚动轴承等。公差锥度法是指同时给出给定截面圆锥直径公差和圆锥角公差。此时，给定截面直径和圆锥角应分别满足这两项公差的要求。和的关系如图11-11所示。圆锥公差给定方法二的标注实例如图11-12所示。

从图11-11可知，当圆锥在给定截面上具有最小极限尺寸时，其圆锥角公差为图中下面两条实线限定的两对顶三角形区域，此时实际圆锥角必须在此公差带内；当圆锥在给定截面上具有最大极限尺寸时，其圆锥角公差为图中上面两条实现限定的两对顶三角形区域；当圆锥在给定截面上具有某一实际尺寸时，其圆锥角公差为图中两条虚线限定的两对顶三角形区域。该方法是在圆锥素线为理想的情况下给定的。它适用于对圆锥工件的给定截面有较高精度要求的情况，例如阀类零件。1．圆锥配合的形成和圆锥配合术语（1）圆锥配合的种类和圆锥配合的形成圆锥配合是指由基本尺寸（基本圆锥直径、基本圆锥角或基本锥度）相同的内、外圆锥的直径之间，由于结合不同所形成的相互关系。按内、外圆锥直径之间结合的不同，圆锥配合分为：间隙配合、过盈配合、过渡配合。间隙配合主要用于有相对运动的圆锥配合中，如车床主轴的圆锥轴颈与滑动轴承衬套的配合；过盈配合常用于定心传递扭矩，如钻头（或铰刀）的锥柄与机床主轴锥孔的配合、圆锥形摩擦离合器中的配合等；过渡配合用于对中定心或密封。11.1.3圆锥配合

按内、外圆锥间最终的轴向相对位置采用的方式，圆锥配合的形成可分为两类，即结构型圆锥配合和位移型圆锥配合。①结构型圆锥配合：由内、外圆锥配合的结构或基面距（内、外圆锥基准平面之间的距离）确定它们之间最终的轴向相对位置，并因此获得指定配合性质的圆锥配合。如图11-13所示，由内、外圆锥的轴肩接触确定最终位置从而得到间隙配合。如图11-14所示，由内圆锥大端基准平面与外圆锥大端基准平面之间的距离a（为基面距a）确定最终的轴向相对位置以获得指定的圆锥过盈配合。②位移型圆锥配合：由规定内、外圆锥的相对轴向位移或产生轴向位移的装配力（轴向力）的大小来确定它们之间最终的轴向位置，以获得指定配合性质的圆锥配合。如图11-15所示，在不受力的情况下，内、外圆锥相接触，由实际初始位置Pa开始，内圆锥向左作轴向位移Ea，到达终止位置Pf而获得的间隙配合。如图11-16所示，由实际初始位置Pa开始，对内圆锥施加一定的装配力，使内圆锥向右产生轴向位移Ea，到达终止位置Pf

，以获得指定的圆锥过盈配合。应当指出，结构型圆锥配合可以由其结构或基面距离形成间隙配合、过盈配合和过渡配合。位移型圆锥配合是通过轴向位移或装配力来确定内、外圆锥的轴向相对位置的，当从初始位置开始，内、外圆锥作轴向相对靠拢的位移时，得到过盈配合；当它们作轴向相对分离的位移时，则得到间隙配合。轴向位移Ea与间隙X（或过盈Y）的关系如下：（式11-1）（2）圆锥配合的术语①实际初始位置和极限初始位置实际初始位置Pa是指在不施加力的情况下，相互结合的内、外圆锥表面接触时的轴向位置。极限初始位置（P1、P2）是指初始位置所允许的变动界限。其中一个极限初始位置P1为最小极限内圆锥与最大极限外圆锥接触时的位置；另一个极限初始位置P2为最大极限内圆锥与最小极限外圆锥接触时的位置。实际初始位置Pa必须位于极限初始位置的范围内。如图11-15所示。②轴向位移、极限轴向位移和轴向位移公差轴向位移Ea是指内圆锥或外圆锥，从实际初始位置Pa到终止位置移动的距离。极限轴向位移（、）是指相互结合的内、外圆锥从实际初始位置移动到终止位置的距离所允许的界限。得到最小间隙或最小过盈的轴向位移称为最小轴向位移；得到最大间隙或最大过盈的轴向位移称为最大轴向位移。实际轴向位移应在至范围内，如图11-17所示。轴向位移的变动量称为轴向位移公差，它等于最大轴向位移与最小轴向位移之差，即

（式11-2）对于间隙配合

对于过盈配合

式中C为轴向位移折算为径向位移的系数，即锥度。

2.圆锥配合的确定（1）结构型圆锥配合①圆锥公差带（区）的确定结构型圆锥配合的内、外圆锥直径的代号和数值，采用极限与配合国家标准规定的标准公差系列和基本偏差系列中选取。由圆锥角或锥度和圆锥直径公差带（区），即可确定极限圆锥的大小和位置。由标准公差IT可确定圆锥直径公差区的大小，即确定两个极限圆锥之间的距离。由基本偏差可确定圆锥直径公差区相对于公称圆锥直径的位置。结构型圆锥配合也分为基孔制配合和基轴制配合。为了减少定值刀具、量规的规格和数目，获得最佳技术经济效益，应优先选用基孔制配合。②圆锥配合的确定结构型圆锥配合的配合性质由相互联接的内、外圆锥直径公差带之间的关系决定。内圆锥直径公差带在外圆锥直径公差带之上为间隙配合；内圆锥直径公差带在外圆锥直径公差带之下为过盈配合；内、外圆锥直径公差带交叠着为过渡配合。（2）位移型圆锥配合①圆锥直径公差区的确定由于位移型圆锥配合的配合性质是由初始位置开始的轴向位移决定的。内、外圆锥直径公差区，仅影响配合的接触精度和装配的初始位置，而与配合性质无关。因此，内、外圆锥直径公差区的基本偏差并不反映配合的松紧。圆锥直径公差区的基本偏差，根据加工条件，圆锥配合国家标准推荐选用H，h或Js，js。而圆锥直径基本偏差，将影响初始位置和终止位置上配合的基面距，如对配合圆锥的基面距有要求时，应通过计算来选取或校核内、外圆锥直径公差带。②位移型圆锥配合的配合性质由圆锥轴向位移或者由装配力决定。轴向位移方向将决定是间隙配合还是过盈配合。从初始位置开始，向内、外圆锥相互脱开的方向位移，将形成间隙配合；反之形成过盈配合。轴向位移的大小，将决定配合间隙量或过盈量的大小。轴向位移量的极限值按极限间隙或极限过盈来计算。极限间隙值或极限过盈量可以通过计算法或类比法从极限与配合国家标准（GB/T1801-1999）中规定的极限间隙或极限过盈中选择。对于较重要的联接，也可直接采用计算值。例题11-1：某位移型圆锥配合的基本直径为，锥度C为1:30，要求装配后得到H7/u6的配合性质。试计算由初始位置开始的极限轴向位移并确定轴向位移公差。解：由国标可知，按60H7/u6，可查得最大过盈为mm，最小过盈mm，按式（11-7）和式（11-6）计算得：最小轴向位移最大轴向位移轴向位移公差11.1.4锥度的测量测量锥度和角度的计量器具和测量方法很多，其测量方法可分为直接量法和间接量法，下面将常用的测量方法和相应的测量器具介绍如下。1．直接测量圆锥角直接测量圆锥角是指用万能角度尺、光学测角仪等计量器具测量实际圆锥角的数值，被测角度的具体数值可以从量具、量仪上读出来。生产车间常用万能角度尺直接测量被测工件的角度。2．用量规检验圆锥角偏差内、外圆锥的圆锥角实际偏差可分别用圆锥量规检验。被测内圆锥用圆锥塞规检验（如图11-18所示），被测外圆锥用圆锥环规检验（如图11-19所示）。圆锥结合时，一般对锥度要求比对直径要求严格些，所以用圆锥量规检验工件时，首先应用涂色法检验工件的锥度。涂色法检验工件就是在检验内圆锥的圆锥角偏差时，在圆锥塞规工作表面素线全长上，涂3～4条极薄的显示剂；检验外圆锥的圆锥角偏差时，在被测外圆锥表面素线全长上，涂3～4条极薄的显示剂，然后把量规与被测圆锥对研（来回旋转应小于180°）。最后根据被测圆锥上的着色或量规上擦掉的痕迹，来判断被测圆锥角的实际值合格与否。用圆锥量规检验工件的轴向位移时，圆锥量规的一端有两条刻线（塞规）或台阶（环规），其间的距离就是允许的轴向位移量。若被测锥体端面在量规的两条刻线或台阶的两端面之间，则被检验圆锥体的轴向位移量合格。除圆锥量规外，对于外圆锥还可以用锥度样板（如图11-20所示）检验，合格的外圆锥最小圆锥直径应处在样板上两条刻线之间，锥度的正确性利用光隙判断。

3．间接测量圆锥角间接测量法是指测量与被测工件的锥度或角度有一定函数关系的若干线值尺寸，然后通过函数关系计算出被测工件的锥度值或角度值。通常使用指示式计量器具和正弦规、钢球、圆柱量规等进行测量。正弦规分宽型和窄型两类，每种型式又按两圆柱中心距分为100mm和200mm两种，其主要尺寸的偏差和工作部分的形状、位置误差都很小。正弦规是利用正弦函数原理精确地检验圆锥量规的锥度或角度偏差。正弦规的结构简单，如图11-21所示，主要由主体工作平面和两个直径相同的圆柱组成。为便于被检工件在正弦规的主体平面上定位和定向，装有侧挡板和后挡板。使用时，将正弦规放在平板上，其中一个圆柱与平板接触，另一圆柱下面垫上量块组，则正弦规的工作平面与平板间组成一角度。测量前，首先按式（11-9）计算量块组的高度（图11-21）（式11-9）式中：一正弦规放置的角度；一正弦规两圆柱的中心距。

然后将量块组放在平板上与正弦规圆柱之一相接触，此时正弦规主体工作平面相对于平板倾斜角。放上圆锥塞规后，用千分表分别测量被检圆锥塞规上a、b两点，由、a、b两点读数之差n与a、b两点间距离l

（l可用直尺量得）之比值即为锥度偏差。如换算成锥角偏差时，只需将锥度偏差乘以弧度对秒的折算系数，如式（11-10）近似计算

（式11-10）机床、工具中广泛采用的特殊用途圆锥，常用正弦规检验其锥度或角度偏差。在缺少正弦规的场合，可用钢球或圆柱量规测量圆锥角。

图11-22为利用钢球和指示式计量器具测量内圆锥角的示例，把两个直径分别D1和D2的钢球2和1先后放入被测工件3的内圆锥面，以被测内圆锥的大头端面作为测量基准面，分别测出两个钢球顶点至该测量基准面的距离L2和L1，按下式求解内圆锥半角的数值：（式11-11）当大球突出于测量基准面时，式（11-11）中2L1前面的符号取“+”号；反之取“-”号。根据值，可确定被测圆锥角的实际值。11.2螺纹公差与检测11.2.1概述螺纹在机械制造和仪器制造中应用十分广泛，它是一种最典型的具有互换性的连接结构。它由相互接合的内、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的连接、紧固和相对位移等功能。螺纹联接结构简单、拆卸方便、联接可靠，且多数螺纹联接件已标准化、生产效率高、成本低廉，因而得到广泛采用。普通螺纹常用于机械设备、仪器仪表中，用于连接紧固零部件。为使其实现规定的功能要求并且便于使用，必须满足以下要求：①可旋入性。它是指同规格的内、外螺纹件在装配时无须修配便可在给定的轴向长度全部旋合。②连接可靠性。它是指用于连接和紧固时，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。

1．螺纹的种类螺纹一般可分为外螺纹、内螺纹；圆柱螺纹、圆锥螺纹；按牙型的不同分为：三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹；根据螺旋线数目分：单线螺纹、双线螺纹、多线螺纹。而根据其结合性质和使用要求的不同，大致可以分为三类：普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。（1）普通螺纹普通螺纹通常也称紧固螺纹，主要用于联结和紧固各种机械零部件，如用螺钉将轴承盖固定在箱体上等。这类螺纹联结的使用要求是可旋合性（便于装配和拆换）和联结的可靠性。如米制普通螺纹是使用最广泛的一种，其牙型为三角形。如图11-23（a）所示。

（2）传动螺纹传动螺纹通常用于传递运动或动力，即主要用于传递精确的位移和传递动力，如机床中的丝杠和螺母，千斤顶的起重螺杆等。传动螺纹的牙型有梯形、矩形等。机床中的丝杠、螺母常采用梯形牙型（如图11-23（b）所示），而在滚动螺旋副（滚珠丝杠副）中则采用单、双圆弧滚道。（3）紧密螺纹紧密螺纹用于密封联结。螺纹的使用要求是结合紧密，不漏水、不漏气和不漏油。对这类螺纹结合的主要要求是具有良好的旋合性及密封性。2．螺纹的形成把底角为的直角三角形绕在直径为d的圆柱体上，并使底边和圆柱的底边重合，则三角形的斜边在圆柱体上形成一条螺旋线。螺旋线的升角即为三角形的底角，如图11-24所示。如果用任一个三角形K，使其一边与圆柱体的母线贴合，沿着螺旋线运动，并保持该图形始终通过圆柱体的母线，就构成了三角形螺纹。如果改变平面图形K，可得到矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹、管螺纹。

3．普通螺纹的主要几何参数普通螺纹的几何参数取决于螺纹轴向剖面内的基本牙型，如图11-25所示。其基本牙型是将原始三角形（等边三角形）的顶部截去和底部截去所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸。图11-25普通螺纹的基本牙型螺纹的几何参数是在过螺纹轴线的剖面上沿径向或轴向计值的。并且螺纹是一种多参数的结合形式，考虑到制造、测量、使用的协调性，必须有统一的术语和定义。（1）螺纹大径D或d螺纹大径是指与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹大径的基本尺寸分别用符号D和d表示，且。普通螺纹大径的基本尺寸为螺纹公称直径尺寸。螺纹大径的公称位置在原始三角形上部削平处。（2）螺纹小径或螺纹小径是指与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、外螺纹小的径基本尺寸分别用符号和表示，且。螺纹小径的公称位置在原始三角形下部削平处。外螺纹的大径和内螺纹的小径统称为顶径，外螺纹的小径和内螺纹的大径统称为底径。（3）螺纹中径D2或d2螺纹中径是指一个假想圆柱或圆锥的直径，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分别用符号D2和d2表示，且D2=d2

。螺纹中径如图11-26所示。（4）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。国家标准中规定了普通螺纹的直径与螺距系列。（5）单一中径或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。（6）牙型角和牙型半角牙型角是指在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。对于公制普通螺纹，其牙型角为。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。（7）导程L

导程是指同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。对单线螺纹，导程与螺距等值；对多线螺，导程等于螺距P与螺纹线数的乘积。（8）螺纹旋合长度螺纹旋合长度是指两个相互配合的内外螺纹旋合时螺旋面接触部分的轴向长度。11.2.2普通螺纹的公差与配合1．普通螺纹公差国家标准GB/T197-2003《普通螺纹公差与配合》对螺纹的中径和顶径分别规定了若干个公差等级，它们分别用阿拉伯数字表示，具体规定见表11-2。其中，6级是基本级，3级精度最高，9级精度最低。同一公差等级内螺纹的中径公差比外螺纹的中径公差大32％左右，这是考虑内螺纹加工比外螺纹困难的缘故。2．普通螺纹公差带的位置和基本偏差螺纹公差带是牙型公差带，以基本牙型的轮廓为零线，沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布的公差带。它由相对于基本牙型的位置和大小两个要素组成。各个直径的公差和偏差均沿垂直于螺纹轴线方向计值。其内螺纹的公差带位置如图11-27所示，外螺纹的公差带位置如图11-28所示。图中螺纹的基本牙型是计算螺纹偏差的基准。内、外螺纹的公差带相对于基本牙型的位置由基本偏差来确定。对于内螺纹的基本偏差值为下偏差EI，对外螺纹的基本偏差为上偏差es。

在普通螺纹标准中，对于内螺纹中径、小径规定两种基本偏差，其代号为G、H，基本偏差值为下偏差EI，分布在基本牙型的上方；对外螺纹中径、大径规定了四种基本偏差，其代号为e、f、g、h，基本偏差值为上偏差es，分布在基本牙型的下方。H和h的基本偏差为零。G的基本偏差为正值，e、f、g的基本偏差为负值。将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就组成了螺纹公差代号，例如：内螺纹公差代号7H，外螺纹公差代号6g。

螺纹公差带按短、中、长三组旋合长度给出了精密、中等及粗糙三种精度。螺纹的配合精度不仅与公差等级有关，而且与旋合长度也有关。当螺纹直径公差等级一定时，旋合长度越长，则加工时产生的螺距累积误差和牙侧角偏差可能就越大，加工就越困难。因此，对于不同旋合长度组的螺纹，应采用不同的公差等级，以保证同一精度下螺纹配合精度和加工难易程度差不多。其精密级适用于精密螺纹联结，要求配合性质稳定，配合间隙变动小，需要保证一定的定心精度的螺纹联结，如飞机上采用的4h及4H、5H的螺纹。中等级用于一般螺纹联结，如6H、6h、6g等。粗糙级用于不重要的螺纹联结，以及制造比较困难(如长盲孔的攻丝)或热轧棒上的螺纹，如7H、8h热轧棒料螺纹、长盲孔螺纹。

为满足使用要求，保证足够的联接强度，完工后的螺纹最好组合成H/g、H/h或G/h的配合。H/h最小间隙为零，应用最广。对于公称直径小于或等于1.4mm的螺纹副，应采用5H/6h或更精密的配合。对需镀较厚保护层的螺纹可选H/f、H/e等配合。镀后实际轮廓上的任何点均不超越按H、h确定的最大实体牙型。4．普通螺纹的标注完整的普通螺纹的标注由螺纹代号M、公径直称、导程代号（单线螺纹可省略）、螺距、中径公差代号、顶径公差代号、旋合长度代号和螺纹旋向代号（右旋省略）组成，各代号之间用短横符号“一”隔开。如：

当螺纹是粗牙螺纹时，螺距标注可以省略；当螺纹的中径和顶径公差带相同时，合写为一个；当螺纹旋合长度为中等N时，可以省略；当螺纹为左旋时，在左旋螺纹标记位置写“LH”字样，右旋螺纹则不标出；内、外螺纹装配在一起，它们的公差带代号用斜线“/”分开，左边表示内螺纹公差带代号，右边表示外螺纹公差带代号。如：

M20×2—6H/5g6g即表示为公差带为6H的内螺纹与公差带为5g6g的外螺纹组成的配合。另外，如果要进一步表明螺纹的线数，可在螺距后面加线数（用英语说明），如双线为twostarts、三线为threestarts。如：M14×2(threestarts)—7H—L—LH

特殊需要时，可标注螺纹旋合长度的数值（单位为mm），中间用短横符号“—”分开，如：M20×2-7g6g-4011.2.3螺纹的检测

测量螺纹的方法大致可分为两类：综合检验和单项测量。

1．综合检验螺纹的综合测量是指用螺纹量规来检验螺纹，其检测的原理是按螺纹的最大实体牙型做成通端螺纹量规，以检验螺纹的旋合性；再按螺纹中径的最小实体尺寸做成止端螺纹量规，以控制螺纹联接的可靠性，从而保证螺纹联接件的互换性。生产上广泛应用螺纹极限量规来综合检验内、外螺纹的合格性。综合检验效率高，适用于检测成批生产中等精度的螺纹，特别是尺寸不太大的螺纹。但它只能评定内、外螺纹的合格性，不能测出实际参数的具体数值。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，检验内螺纹用的螺纹量规称为螺纹塞规。检验外螺纹用的螺纹量规称为螺纹环规。图11-29，图11-30分别为用螺纹量规检验内、外螺纹的示意图。

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。如图11-29所示，用量规检验外螺纹时，光滑极限卡规用来检验外螺纹的大径的极限尺寸；通端螺纹环规（螺纹环规通规）用来控制外螺纹作用中径及小径最大尺寸；止端螺纹环规（螺纹环规止规）用来控制外螺纹实际中径。如图11-30所示，用量规检验内螺纹时，光滑极限塞规用来检验内螺纹小径的极限尺寸；通端螺纹塞规（螺纹塞规通规）用来控制内螺纹的作用中径及大径最小尺寸；止端螺纹塞规（螺纹塞规止规）用来控制内螺纹的实际中径。螺纹塞规、螺纹环规的通规和止规的中径、大径、小径和螺距、牙侧角都要分别确定相应的基本尺寸及极限偏差。检测螺纹顶径用的光滑极限量规通规和止规也要分别确定相应的定型尺寸及极限偏差。

2．普通螺纹的单项测量单项测量是指用量具或量仪测量螺纹每个参数的实际值，每次只测量螺纹的一项几何参数，并以所得的实际值来判断螺纹的合格性。单项测量精度高，主要用于精密螺纹、螺纹刀具及螺纹量规的测量或生产中分析形成各参数误差的原因时使用，在分析与调整螺纹加工工艺时，也采用单项测量。下面简述几种最常用的单项测量方法。（1）三针测量法三针法是将三根直径相同的精密量针，按照图11-31所示那样插入在螺纹牙型沟槽中间，用两个平行的测针测出M，就可计算出被测螺纹的单一中径。然后根据被测螺纹的螺距、牙型半角及量针直径。图11-31三针法测量螺纹中径

2．用螺纹千分尺测量外螺纹中径螺纹千分尺的构造与一般外径千分尺构造相似，差别仅在于两个测量头的形状。螺纹千分尺构造如图11-32所示。其工作原理是将一对符合被测螺纹牙型角和螺距的圆锥形测头4和V形测量头3分别插入千分尺两侧砧，以测量螺纹中径。为了满足不同螺距的被测螺纹的需要。螺纹千分尺带有一套可更换的不同规格的测量头。将锥形测量头和V形测量头安装在内径千分尺上，也可以测量内螺纹。1一弓架；2一架砧；3一V形测量头；4一圆锥形测量头；5一主量杆；6一刻度套（内套筒）；7一微分筒（外套筒）；8一校对样板图11-32螺纹千分尺构造

3．用工具显微镜测量工具显微镜是一种以影像法作为测量基础的精密光学仪器。它可以测量精密螺纹的基本参数（大径、中径、小径、螺距和牙型半角），也可以测量轮廓复杂的样板、成形刀具、冲模以及其他各种零件的长度、角度、半径等。使用工具显微镜测量螺纹的基本原理是在工具显微镜上，用光线照射外螺纹牙型，再用显微镜将牙型轮廓放大成像在镜头中，然后将影像跟标准尺作比较，可测量出螺纹的几何参数。11.3键和花键的公差与配合

键联接和花键联接广泛用作轴和轴上传动件（如齿轮、带轮、链轮、联轴器等）之间的可拆联接，用以传递扭矩，有时还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向，在机械结构中应用很广泛。键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。平键联接和半圆键联接为松键联接，楔键联接和切向键联接为紧键联接。平键的分类：包括普通平键、导向平键以及滑动平键，其中以平键联结应用最广泛。平键联接具有结构简单，拆装方便、对中性好等优点，因而得到广泛的应用，但这种键不能起到轴向固定作用。普通平键两侧面是工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压传递扭矩。键的上表面与轮毂上键槽底面间留有间隙。花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键联结，其中以矩形花键联结应用最广泛。花键联接工作时，依靠轴和毂上的纵向齿的互压传递转矩，既可用于静联接也可用于动联接。花键联接与平键联结相比，花键联接的承载能力强、对中性和导向性好、键与轴或孔为一整体，强度高，负荷分布均匀，可传递较大的扭矩。一般用于载荷较大、定心精度要求高和经常作轴向滑移的场合，在机械制造领域应用广泛。11.3.1平键连接的公差与配合1．平键和键槽配合尺寸的公差带和配合种类平键联接由键、轴槽和轮毂槽三部分组成。平键联接中的结合尺寸有键宽、槽宽、键高、键长和槽长等参数。工作过程中是通过键的侧面和键槽的侧面相互接触来传递扭矩的，因此它们的宽度尺寸是主要配合尺寸，国家标准规定了较为严格的公差，其余尺寸为非配合尺寸，可规定较松的公差。平键联接公差与配合的特点：①配合的主要参数为键宽。由于扭矩的传递是通过键侧来实现的，因此配合的主要参数为键和键槽的宽度。键联接的配合性质也是以键与键槽宽的配合性质来体现的。②采用基轴制。由于键侧面同时与轴和轮毂键槽侧面联接，且两者往往有不同的配合要求，此外，键是标准件，可用标准的精拔钢制造，因此，把键宽作基准，采用基轴制，且对键宽只规定了一种公差带h9。国家标准对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带（如图11-35所示），组成了三种不同性质的配合，即较松联接、正常联接和较紧联接，以满足各种不同用途的需要，三种配合应用场合见表11-10。2．键槽的形位公差为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触面积和可装配性，对键和键槽的位置误差要加以控制，应分别规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线的对称度公差。该对称度公差与键槽宽度的尺寸公差及孔、轴尺寸公差的关系可以采用独立原则或最大实体要求。对称度公差等级可按《形状和位置公差》（GB/T1184—1996）取为7~9级。查表时，公称尺寸是指键宽。3．平键和键槽的表面粗糙度要求键和键槽配合面的表面粗糙度一般取1.6～6.3μm，非配合面取12.5μm。4．键槽尺寸和公差在图样上的标注轴键槽和轮毂槽的剖面尺寸、形位公差和表面粗糙度在图样上的标注示例如图11-36所示。11.3.2矩形花键的主要参数和定心方式1．矩形花键的主要参数国家标准《矩形花键尺寸、公差和检验》（GB/T1144—2001）规定矩形花键的主要尺寸有小径d、大径D、键宽和键槽宽B，见图11-37所示。键数规定为6键、8键、10键三种，以便加工和检测。按承载能力，对基本尺寸规定了轻、中两个系列。轻、中两个系列的键数是相等的，对于同一小径两个系列的键宽（或槽宽）尺寸也是相等的，仅大径不相同。2．矩形花键的定心方式矩形花键联接可以有三种定心方式：小径定心、大径定心和键侧（键槽侧）定心，如图11-38所示。小径定心的定心精度比大径定心的高。而键和键槽的侧面无论是否作为定心表面，其宽度尺寸都应具有足够的精度，因为键和键槽的侧面要传递转矩和导向。非定心直径表面之间应当留有足够的间隙。

图11-38花键的定心方式

国家标准规定矩形花键用小径定心。这是因为在内、外花键制造过程中需要进行热处理（淬硬）来提高硬度和耐磨性，而淬硬后应采用磨削来修正热处理变形，以保证定心表面的精度要求。如果采用大径定心时，则内花键大径定心表面很难磨削。采用小径定心，无论是磨削内花键小径表面还是磨削外花键小径表面都很方便。另外，当内花键大径定心表面硬度要求高（40HRC以上）时，热处理后的变形难以用拉刀修正；当内花键大径定心表面粗糙度要求高（Ra<0.63µm）时，用拉削工艺也难以保证。采用小径定心时，热处理后的变形可用内圆磨修复，而且内圆磨可达到更高的尺寸精度和更高的表面粗糙度要求。因而小径定心的定心精度高，定心稳定性好，使用寿命长，有利于产品质量的提高。11.3.3矩形花键的公差与配合1．矩形花键配合尺寸公差带小径、大径及键（槽）宽的尺寸公差带如表11-14所示。为了减少加工内花键的拉刀的品种、规格和数量，矩形花键的尺寸公差采用基孔制。国标对花键孔规定了拉削后热处理和不用处理两种。花键的配合按装配形式可分为滑动、紧滑动和固定三种配合。其区别在于：前两种在工作过程中，既可传递扭矩，且花键套还可在轴上移动；后者只用来传递扭矩，花键套在轴上无轴向移动。不同的配合性质或装配形式通过改变外花键的小径和键宽的尺寸公差带达到，其公差带见表11-11。2．矩形花键的配合（1）多参数配合。花键相对于圆柱配合或平键联结而言，其配合参数较多，除键宽外，有定心尺寸、非定心尺寸等，最关键的是定心尺寸的精度要求。（2）采用基孔制配合。花键孔（也称内花键）通常用拉刀或插齿刀加工，生产效率高，能获得理想的精度。采用基孔制，可以减少昂贵的拉刀数目。（3）必须考虑形位公差的影响。花键在加工过程中不可避免地存在形状位置误差，为了限制其对花键的影响，还必须规定形位公差或规定限制形位误差的综合公差。需要注意的是当内花键公差带为H7或H6时，允许与高一级的外花键相配。在选择配合性质时应考虑以下几点：①当内、外花键定心精度要求较高时，配合间隙应小一些；②当内、外花键传递扭矩较大时，配合间隙应小一些；③当内、外花键相对滑动时，配合间隙应大一些；④当内、外花键有双向运动时，为了减小冲击，配合间隙应大一些。3．形位公差（1）由于小径是内、外花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，因此内、外花键小径的极限尺寸应遵守包容原则，即花键孔和轴的小径不能超越最大实体边界。（2）为保证装配性和键侧受力均匀，规定键槽宽和键宽位置度公差应遵守最大实体原则，即不能够超过实效边界。在大批量生产条件下，为了便于采用综合量规进行检验，花键的形位公差主要是控制键（键槽）的等分度误差、键（键槽）两侧面的中心平面对小径定心表面轴线的对称度误差，以及键侧对轴线的平行度误差。对于花键的分度误差和对称度误差，通常用位置度公差加以综合控制。键（槽）宽位置度公差与定心小径表面的尺寸公差的关系应符合最大实体要求，矩形花键位置度公差标注示例如图11-39所示。键（槽）宽对称度公差与小径定心表面的尺寸公差的关系皆采用遵守独立原则，矩形花键对称度公差标注示例如图11-40所示。5．矩形花键规格和配合代号、尺寸公