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1、第七章 零件典型表面的公差配合与检测圆柱螺纹结合的公差与配合,1 概论2 螺纹主要几何参数误差对互换性的影响3 普通螺纹的公差与配合标准,螺纹的种类和使用要求,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。（如：螺栓、螺母）2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。（具有一定的间隙，如丝杠螺母）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，不漏水、不漏气和不漏油。（具有一定的过盈，如管螺纹连接）,轴向剖面的原始三角形(等边三角形),轴向剖面
2、基本牙型的形成,普通螺纹的基本牙型及几何参数,H=P/2*ctg30=0.866P（mm),P,P,螺纹的几何参数,单一中径D2S、d2S,螺距P,D1=d1=D-2*5H/8=D-1.082P,D2=d2=D-2*3H/8=D-0.6495P,H=P/2*ctg30,牙型角,1、大径（D或d）:与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的理想圆柱面的直径。公称直径，数值标准化，见表7.11。2、小径（D1或d1）是于外螺纹的牙底或内螺纹的牙顶相重合的假象的圆柱面的直径。3、中径（D2或d2）：是一个假象的圆柱面的直径。该圆柱面的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假设圆柱为中径圆柱，中径圆柱的母线
3、为中径线。4、螺距（P）：是相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。（数值标准化，表7.10）5、牙型角（）：和牙型半角（/2）是在过螺纹轴线的剖面内，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606、螺纹接触高度：两个相互配合的螺纹牙型上，牙型重合的部分在垂直与轴线的距离见图7、螺纹旋合长度（L）：两个相配合的螺纹沿螺纹轴向方向相互旋合部分的长度见图。,图72,图 螺纹接触高度,公制螺纹基本牙型接触高度为0.541P即5/8H,图73,图 螺纹旋合长度,螺纹主要几何参数误差对互换性的影响,螺纹在加工过程中不可辟免产生一定误差。螺纹几何参数对零件影响最大是螺距、牙型半角和中径误差，这三
4、个参数误差反映了牙型的位置和形状误差从而影响螺纹的可旋合性和连接的可靠性。螺距误差牙型半角误差中径误差,1）螺距偏差的影响 螺距偏差P是指实际螺距Pa 与基本螺距P 之差：P=Pa P 螺距偏差的影响与旋合长度有关：,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、外螺纹在螺牙的左侧产生干涉），干涉量可用旋合长度上的n个螺牙的累计偏差P 表示。,图74,螺距积累误差对互换性的影响,P外P内=P在N个螺距长度上螺距积累误差为：P=nP外nP内螺纹不能旋入内螺纹,图75,螺距累积误差的中径当量,为了螺纹旋入，外螺纹必须在中径方向上减小一个fp，fp螺距积累误
5、差的中径当量：fp=Pctg(/2)=1.732P(um),测量时，为了消除螺纹的安装误差对螺距测量结果的影响，P取螺纹旋合长度范围内牙型左、右两侧距积累误差的绝对值。即：P=1/2（P左+P右）,2）牙型半角偏差的影响 牙型半角偏差（/2）是指实际牙型半角（a/2）与基本牙型半角（/2）之差：/2=（a/2）-（/2）由于/2=30，所以a/2可简写为/2，则：/2=（/2）-30,设内螺纹理想，外螺纹的/20，则内、外螺纹在螺牙的中径以下部位干涉；若牙型半角偏差小于零，偏差/20，则内、外螺纹在螺牙的中径以上部位干涉.,2）牙型半角偏差的影响,当 时，如图7.13(a)所示，将会在外螺纹的
6、顶部3H/8处发生干涉当 时，如图7.13(b)所示，将会在外螺纹的底部H/4处发生干涉,2）牙型半角偏差的影响,但实际情况是，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7.13(c)所示，中径当量值 可根据具体情况按下式计算：,图76,外螺纹半角内螺纹半角30度时，牙型半角误差的中径当量,外螺纹中径须减少一个f/2，由正弦定理在ABC中,A,B,C,(um),单位(分),单位(mm),图77,外螺纹半角内螺纹半角30度时，牙型半角误差的中径当量,A,B,C,外螺纹中径须减少一个f/2，由正弦定理在ABC中,单位(分),单位(mm),内外螺纹的左右
7、半角一个大于30度一个小于30度,实际应用中内外螺纹都有误差，因此牙型半角误差中径当量为（72）和（73）的平均当量即：它适用与内外螺纹的左右半角一个大与30度一个小于30度，当左右半角不相等时，以上三式/2应取左右牙型半角误差的平均值，即：,分(),f/2=0.073P（K1左/2+K2右/2)(um),牙型半角（右半角）偏差，(分),牙型半角（左半角）偏差，(分),螺距，mm,系数K1、K2：,内外螺纹的左右半角一个大于30度一个小于30度,3）中径误差对互换性的影响,1、单一中径：是一假想圆柱面的直径，该圆柱母线通过牙型的上沟槽宽度等于基本螺距一半的地方。它强调中线通过牙型沟槽宽度为1/
8、2P。单一中径和实际中径相差不大，实际中用单一中径。2、中径误差：是实际中径（单一中径）对基本中径之差D2=D2a-D2或d2=d2a-d2 螺纹加工过程中，刀具进刀越深，外螺纹的中径越小，内螺纹的中径则越大，中径的大小决定了牙型的径向位置，影响螺纹结合的松紧程度因此对中径误差也必须加以限制。,实际牙型,单一中径D2s、d2s 母线通过牙型上沟槽宽度等于螺距基本值的一半处的一个假想圆柱面的直径。,由于实际中径不便测量，,四、保证螺纹互换性的条件,1、中径综合误差：普通螺纹互换性要求主要可旋合性和可连接的可靠性，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。因为螺距公差
9、和牙型半角公差已集成到径向误差当量 因而只规定了一个中径综合误差。2、作用中径：在规定的旋合长度内，正好包络实际外（内）螺纹的一个假象的螺纹中径。它具有基本的螺距、牙型半角及牙型高度，并在牙顶和牙底留有间隙以保证不于外（内）螺纹发生干涉，分别用d2m和D2m表示。,图79,外螺纹作用中径：d2m=d2a+(fp+f/2),图710,内螺纹作用中径：D2m=D2a-(fp+f/2),D2a,D2m,3、保证螺纹互换性的条件,保证螺纹中径合格性的准则是泰勒原理，螺纹的作用中径不得超过中径的最大实体尺寸；螺纹的任意实际中径不得超过中径的最小实体尺寸（见图）对外螺纹：对内螺纹：,图711,第三节 普通
10、螺纹的公差与配合标准,在GB1972003中，对公称直径1355mm、螺距0.26mm的普通螺纹，规定了最小间隙为零和具有保证间隙的基本偏差系列和公差系列。一、螺纹的公差带二、旋合长度三、螺纹的选用公差带与配合四、普通螺纹的标记五、螺纹表面粗糙度和形位公差,公差带的大小和公差等级,GB197-2003规定了普通螺纹中径和顶径的公差等级：,一、螺纹的 公差带,一、螺纹的 公差带,螺纹公差带也具有大小和位置这两个特征。公差带大小由公差等级所决定；公差带位置由基本偏差所决定。1、公差等级系列：按内外螺纹的中径、顶径公差的大小可分为不同的公差等级（如表7.12）螺纹各直径公差的计算见表7.13。在同一
11、公差等级中，内螺纹中径公差TD2比外螺纹中径公差TD2大32%：内螺纹顶径公差TD1比外螺纹顶径公差Td大25%32%。内外螺纹各直径公差值可查表7.15和7.16。国标规定内螺纹底径Dmin dmax，规定了外螺纹的顶径d1maxD1min。使螺纹在大径和小径处均不发生干涉满足旋合性的要求。,2、基本偏差和极限偏差,国标规定内螺纹下偏差EI,和外螺纹上偏差es为基本偏差。为了满足松紧不同的各种配合性质的要求，国标对内螺纹规定了G和H两种基本偏差对内螺纹规定了e、f、g、h四种基本偏差。,图712,图7.14 内螺纹公差带位置,国标对内螺纹规定了G和H两种基本偏差,G,阴影部分：实际牙型的变动
12、范围,公差带特点：沿基本牙型分布；位置和大小在垂直于螺纹轴线方向计值,图713,对外螺纹规定了e、f、g、h四种基本偏差,图7.14 外螺纹公差带的位置,阴影部分：实际牙型的变动范围,图714,若已知基本偏差和公差T则有：外螺纹下偏差：ei=es-T内螺纹上偏差：ES=EI+T,（螺纹的极限偏差表7.19）,二、旋合长度,国标将螺纹旋合长度分为三组：短旋合长度（代号S）中等旋合长度（代号N），应用最为普遍长旋合长度（代号L）中等旋合长度的值(LN)是根据粗牙螺纹的一般常用旋合长度的范围0.5d1.5d而定，其最大最小长度为：各种旋合长度的数值见表7.17。,三、螺纹的选用公差带与配合,将不同的
13、公差等级和不同的基本偏差组合可形成各种公差带，由内外螺纹的各种公差带又可分成各种组合为了减少刀具、量具的规格的数量必须对公差带的种类进行限制。国标规定内外螺纹公差带选用见表7.18。螺纹的公差带与精度、旋合长度和基本偏差有关。1、螺纹精度的确定 国标规定了精度级、中等精度级、和粗糙级三种精度。同一精度等级，旋合长度长的螺纹公差等级要比旋合长度短螺纹公差等级要低2、旋合长度的确定 一般选用中等旋合长度N，特殊条件下选用短旋合长度S和长旋合长度L,3、螺纹偏差及配合的选用,内外螺纹公差带可以任意组成各种不同的配合为了保护牙型有足够的高度，完工后的零件最好组成H/g、H/h、G/h的配合。其中H/h
14、的最小间隙为零，一般情况选用此配合。对中径小于1.4mm的螺纹副应用5H/6h或更高精度的配合。H/g、G/h和其他配合都具有保证间隙，主要用于一下情况：（1）需要镀保护层的螺纹配合（2）要求易安装的螺纹配合（3）需要在高温下装卸的螺纹配合（4）需要改善劳动强度的螺纹配合,普通螺纹的标注,记住：螺纹公差带代号与尺寸公差带代号次序相反！,标注方法见书P250,螺纹特征代号-尺寸代号-公差带代号-旋合长度代号-旋向代号,M 16 Ph3P1.5-5g 6g S-LH,例：,普通螺纹标记的一般规则（补充）,完整的螺纹标记由螺纹代号、公差代号和旋合长度代号组成各代号用“-”分开；中径公差带一定位于顶径
15、公差带之前。若中径公差带和顶径公差带相同时只需标注一个公差带即可，旋合长度为N时，可不标注。右旋螺纹不标注粗牙螺距不标注。例：M20-6H.(见表7.10)必要时可直接标注旋合长度数值例如：M202-6H-24，其中旋合长度为24mm。内外螺纹装配在一起时的标记是将内外螺纹公差带代号用斜线分开，左边为内螺纹右边为外螺纹例：M202-6H/5g6g。,图057,外螺纹标注实例,公称直径：公制普通螺纹大径的基本尺寸,内、外螺纹装配标记示例,：,五、螺纹表面粗糙度和形位公差要求,螺纹表面粗糙度，主要根据其公差等级来确定，可查表确定表面粗糙度Ra推荐值。对于疲劳强度要求高的螺纹牙底表面，其Ra值不大于
16、 0.32um。对于普通螺纹一般不规定形位公差，但标准规定形位公差不得超过螺纹轮廓公差带所限定的区域。对于高精度的螺纹，形位误差应按包容原则控制。,概念辨析,螺纹中径是螺纹大径和小径的平均值。普通螺纹公差标准中，除了规定中径和顶径的公差和基本偏差外，还规定了螺距和牙型角的公差。螺纹的单一中径不超出中径公差带，则该螺纹的中径一定合格。内螺纹的作用中径不大于其单一中径。在普通螺纹结合中，如果内螺纹的单一中径大于外螺纹的单一中径，那么它们一定是无过盈的结合。中径和顶径公差带不同的两种螺纹，螺纹精度等级却可能相同。,图711,例题,加工M16-6g的螺栓，已知下列数据：Td2=0.16mm,P=0.0
17、1mm,f/2=0.0252 mm。问这种加工方法允许实际中径变化范围是多少？fp=1.732|P|=0.0173(mm)d2ad2min 且 d2m=d2a+(fp+f/2)d2maxd2min d2ad2max-(fp+f/2)d2max-(fp+f/2)-d2min=Td2-(fp+f/2),例题：书P324 问答题（4）,已知螺纹的基本尺寸和公差要求，测得螺距误差、牙型半角误差和实际中径，判断螺纹的合格性。1）由表7.19查出中径和顶径的极限偏差。2）由表7.11查出基本中径的值，计算极限中径。3）由测得的误差计算中径当量和作用中径。(见公式7-7)4）由作用中径和中径极限偏差判断合格性。,思考题,有一外螺纹M242-6g，加工后量得实际中径d2a=22.450mm，P左=-50um，P右=+30um 左/2=-30，右/2=+70。试判断螺纹是否合格。,查表求d2的es，ei；查表求d2，计算d2max，d2min计算fp，f/2，d2m=22.555mm；判断合格性；,
