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1、第六章 零件典型表面公差配合与检测 圆柱螺纹的公差与配合滚动轴承的公差与配合,概论螺纹主要几何参数误差对互换性的影响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
2、剖面基本牙型的形成,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。2、小径（D1或d1）是与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，中径圆柱的母线为中径线。
3、4、螺距（P）：是相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。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，这三个参数误差反映了牙型的位置和形状误差
4、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螺距积累误差的中径当量：fp=Pctg(/2)
5、=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.,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AB
6、C中,A,B,C,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,内外螺纹的左右半角一个大与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以上两式的平均当量即：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：,螺纹半角误差的中径当量,当 时，当 时，同一牙型的左右半角不对称，一个大于30度一个小于30度或：,见表6.10,3）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
7、于基本螺距一半的地方。它强调中线通过牙型沟槽宽度为1/2P。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
8、、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
9、寸（见图）对外螺纹：对内螺纹：,中径合格判断原则，见书P191,图711,4、普通螺纹的公差与配合标准,在GB19781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陪合四、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,表6.14,一、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、
10、顶径公差的大小可分为不同的公差等级。在同一公差等级中，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6.15、6.16和6.17。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、基本偏差系列,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。内外螺纹基本偏差值列于表6.13,图712,图712内螺纹公差
11、带位置,国标对内螺纹规定了G和H两种基本偏差（见表6.13）,G,阴影部分：实际牙型的变动范围,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（见表6.13）,图713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,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
12、：各种旋合长度的数值见表6.19。,三、螺纹的选用公差带与配合,将不同的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6.20。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
13、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,例：,M 40 7(14/2)LH-5g 6g-S,记住：螺纹公差带代号与尺寸公差带代号次序相反！,普通螺纹标记的一般规则,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；中径公差带中径公差带一定位于顶径公差带之前
14、。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（见表6.9）不标注。例：M20-6H.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,：,例题,加工M16-6g的螺栓，已知下列数据：Td2=0.16mm,P=0.01mm,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=1.73
15、2P=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P198）,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6.156.18查出中径和顶径的公差。2）由表6.13查出中径和顶径的基本偏差。3）计算基本中径的值，计算极限中径。4）由测得的误差计算中径当量和作用中径。5）由作用中径和中径极限偏差判断合格性。,6.1 滚动轴承的公差与配合,1 滚动轴承的互换性和公差等级2 滚动轴承内、外径及相
16、配轴颈、外壳孔的公差带3 选择滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合时应考虑的 主要因素4 与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的精度的确定,6.1 滚动轴承的公差与配合,1 滚动轴承的互换性和公差等级一、滚动轴承的互换性二、滚动轴承的公差等级及其应用,6.1 滚动轴承的公差与配合,1 滚动轴承的互换性和公差等级,一、滚动轴承的互换性 滚动轴承的基本结构如图6-1。,1.组成：,2.种类：,按滚动体形状分,按负荷方向分,图6-1,二、滚动轴承的公差等级及其应用,1.公差等级,根据（D、d、B）尺寸精度和旋转精度分：,向心轴承,其他轴承,圆锥滚子轴承有6X级，而无6级。,0、6（6X）、5、4、2五级；,0、6（
17、6X）、5、4四级。,2.应用,6(6X)级(中等级)和5级(较高级)：多用于旋转精度和运动平稳性 要求较高或转速较高的旋转机构中（如普通机床主轴支承）。,4级(精密级)：多用于转速很高和旋转精度要求很高的机床或机器的旋转机构中（如精密机床主轴支承）。,2级(超精级)：多用于精密机床的主轴支承（如坐标镗床主轴支承）。,0级(普通级)：最广泛地应用于精度要求不高的一般旋转机构中。,6.1 滚动轴承的公差与配合,2 滚动轴承内、外径及相配轴颈、外壳孔的 公差带一、滚动轴承内、外径公差带特点二、与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的常用公差带,2 滚动轴承内、外径及相配轴颈、外壳孔的公差带,一、滚动轴承内、
18、外径公差带的特点(如图所示),二、与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的常用公差带,与滚动轴承配合的孔、轴公差带见图6.3和图6.4。,轴承内圈与轴的配合比极限与配合标准中基孔制的配合要紧。,图6.3,轴承内圈与轴的配合采用基孔制，但内圈公差带位于零线下方,二、与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的常用公差带,与滚动轴承配合的孔、轴公差带见图6.3和图6.4。,由图可见，轴承内圈与轴的配合比极限与配合标准中基孔制的配合要紧。,图6.4,轴承外圈与轴的配合采用基轴制，外圈公差带位于零线下方,第六章 滚动轴承的公差与配合,3 选择滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合时应考虑 的因素一、轴承套圈相对于负荷方向的运转状态二、
19、负荷的大小三、径向游隙四、轴承的工作条件,3 选择滚动轴承与轴颈、外壳孔的配合时应考虑的因素,一、轴承套圈相对于负荷方向的运转状态（如图6.5及6.6 所示）,负荷类型:,套圈相对于负荷方向旋转：紧配合，小过盈配合或过盈大的过渡配合；套圈相对于负荷方向固定：松配合，小间隙的间隙配合，或平均间隙较小的过渡配合。套圈相对于负荷方向摆动：同旋转时的配合或稍松一些。,二、负荷的大小,轻负荷Pr0.07Cr，正常负荷Pr0.07Cr0.15Cr 重负荷Pr0.15Cr（Pr径向当量动负荷，Cr径向额定动负荷）。,三、径向游隙,四、轴承的工作条件 如温度、旋转精度和旋转速度等。,3 选择滚动轴承与轴颈、外
20、壳孔的配合时应考虑的因素,4 与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的精度的确定一、轴颈、外壳孔的公差带的确定二、轴颈、外壳孔的形位公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值的确定三、轴颈和外壳孔精度设计举例,6.1 滚动轴承的公差与配合,4 与滚动轴承配合的轴颈、外壳孔的精度的确定,一、轴颈、外壳孔的公差带的确定 参照表6.2、表6.3选用。,表6.2 轴颈的公差带,表6.3 外壳孔的公差带,二、轴颈、外壳孔的几何公差与表面粗糙度轮廓幅度参数值的确定,2.表面粗糙度轮廓要求,1.几何公差,圆柱度和轴向圆跳动见表6.4。,见附表6.5。,表6.4、6.5,三、轴颈和外壳孔精度设计举例,解：略轴颈和外壳孔各项公差的标注见图6.7。,图6.7,（a),(b),(c),
