第十六讲 普通螺纹结合的 互换性

上一页 下一页 返回
第一节 概 述
• ４. 单一中径ｄ２ａ、Ｄ２ａ • 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基本螺
距一半的地方. 当螺距无误差时. 中径就是单一中径. 当螺距有误差时. 两者不相等. 单一中径用三针法测量. 通常近似看作螺纹实际中径尺寸. • ５. 螺距Ｐ 和导程Ｌ • 螺距是指螺纹相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离. 导程是指 同一条螺旋线上相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离. Ｌ ＝ ｎ Ｐ. ｎ 是螺纹的线数. 螺距应按ＧＢ/ Ｔ１９３ －２００３ 规定的系 列选取. 普通螺纹按螺距分为粗牙和细牙两种.
上一页 下一页 返回
第二节 普通螺纹几何参数误差对互换 性的影响
• 假定内螺纹是理想牙型. 外螺纹仅有牙型半角误差. 在小径或大径牙侧 处会产生干涉不能旋合. 为了消除干涉区. 可将外螺纹中径减少一个数 值ｆα/ ２或将内螺纹中径加大一个数值ｆα/ ２. 这个ｆα/ ２ 就是为补偿 牙型半角误差而折算到中径上的数值. 称为牙型半角误差的中径当量. 左右牙型半角误差不同. 干涉区也不相同. 因此中径当量应取左右两边 的平均值. 根据任意三角形的正弦定理可推导出涉区. 可将外螺纹中径 减少一个数值ｆα/ ２或将内螺纹中径加大一个数值ｆα/ ２. 这个ｆα/ ２ 就是为补偿牙型半角误差而折算到中径上的数值. 称为牙型半角误 差的中径当量.左右牙型半角误差不同. 干涉区也不相同. 因此中径当 量应取左右两边的平均值.
纹两大类. 普通螺纹是最常用的紧固螺纹. 分为粗牙和细牙两种. 用于 可拆卸连接. 如螺栓连接、螺钉连接等. 对这类螺纹要求有良好的可旋 入性和连接的可靠性. • 二、普通螺纹的基本几何参数 • ＧＢ/ Ｔ１９２ －２００３ 规定普通螺纹的基本牙型是指在螺纹轴向 剖面内. 截去等边三角形的顶部和底部而形成的螺纹牙型. 如图９ － １ 所示.

互换性与测量技术
第六章 螺纹配合的互换性
第六章螺纹配合的互换性
• 本章要点及学习指导
本章主要围绕普通螺纹主要几何参数及其公差标准，研究保证螺纹互 换性的条件，给出普通螺纹常用公差与配合的选取方法及检测方法。
通过本章学习，要求了解螺纹的种类及使用要求；了解国标规定的普 通螺纹基本牙型、主要几何参数及其误差对互换性的影响；掌握保证 螺纹互换性的条件；熟悉普通螺纹公差与配合的国家标准及其选用； 熟练掌握螺纹标记及普通螺纹的检测；了解丝杠螺纹公差。
6.4 普通螺纹的测量
本节主要介绍普通螺纹(公制)的检测。国标对普通螺纹 的中径和顶径尺寸规定了公差，且螺纹中径是影响螺纹 互换性的主要参数。由于影响螺纹配合性质的螺距误差、 牙型半角误差可换算成螺纹中径的当量值来处理，所以， 在螺纹测量中，螺纹中径误差的检测是重要的，其检测 方法有两类：综合检验和单项测量。
• 案例导入
据统计，一台机器上零件数量最多的是螺纹零件，比如常见的自行 车、收音机、钢笔、减速器……都离不开螺纹。那么，螺纹配合有什 么种类及要求？普通螺纹主要几何参数及其公差标准是什么？常用普 通螺纹公差与配合的选取方法及检测方法是什么？
6.1 概 述
• 螺纹是机器上常见的结构要素，对机器的质量有着重要 影响。螺纹除要在材料上保证其强度外，对其几何精度 也应提出相应要求，国家颁布了有关标准，以保证其几 何精度。螺纹常用于紧固联接、密封、传递力与运动等。 不同用途的螺纹，对其几何精度要求也不一样。
6.3 普通螺纹配合的互换性
为保证螺纹的互换性，国家标准GB 197—2003《普通螺纹公差 与配合》中，规定了普通螺纹公差带的位置和基本偏差，螺纹公 差带的大小和公差等级，螺纹的旋合长度，螺纹公差带及配合的 选用，以及螺纹的标记等内容。国标中没有对普通螺纹的牙型半 角误差和螺距累积误差制定极限误差或公差，而是用中径公差进 行控制。

因此，螺纹在旋合时起作用的中径是由实际中径（单一中径）、螺距 累积误差、牙型半角误差三者综合作用的结果而形成的。
2.保证普通螺纹互换性的条件
判断螺纹中径合格性的准则应遵循泰勒原则，即螺纹的作用中径不
能超越最大实体牙型的中径；任意位置的实际中径（单一中径）不能超
越最小实体牙型的中径。所谓最大与最小实体牙型是指在螺纹中径公差
范围内，分别具有材料量最多和最少且与基本牙型形状一致的螺纹牙型。 对外螺纹：作用中径不大于中径最大极限尺寸；任意位置的实际中径不
小于中径最小极限尺寸。
即
d2作用≤d2max；d2单一≥d2min
对内螺纹：作用中径不小于中径最小极限尺寸；任意位置的实际中径不
大于中径最大极限尺寸。
即
D2作用≥D2min
一般把外螺纹中径减小一个fP数值，保证其能自由旋入内螺纹。此fP叫 做螺距误差的中径补偿值，也称螺距误差的中径当量。
在△ABC中，
由于普通螺纹的α=60°，因而可得
fP=1.732|△P∑|
同理，当内螺纹有螺距误差时，此螺距误差相当于使内螺纹中
径增大一个 fP=1.732|△P∑|值。
为了使有螺距误差的外螺纹可旋入具有理想牙型的内螺纹，应
当有螺距、牙型半角误差的外螺纹与具有基本牙型的内螺纹旋合 时，总是使旋合变紧，其效果好像外螺纹的中径增大了。
这个增大了的假想中径是与内螺纹旋合时起作用的中径，即外
螺纹的作用中径，可用d2作用表示。它等于外螺纹单一中径与螺距累
积误差、牙型半角误差在中径上的当量之和， 即
d2作用= d2单一 ┼(fp＋fa/2)
由图中的几何关系，可以推导出在一定的半角误差情况下，外螺纹 牙型半角误差的中径当量的计算公式为：

1. 螺纹的基本偏差
螺纹的基本偏差用来确定螺纹公差带相对于基 本牙 型的位置。基本偏差的种数和代号如下。
内螺纹：G、H两种
外螺纹：e、f、g、h四种
几何量公差与检测
第10章
圆柱螺纹的公差与配合
§3 普通螺纹的公差与配合
2. 螺纹的公差
螺纹公差用来确定螺纹公差带的大小，它表示 允许螺纹直径的尺寸变动范围。标准对螺纹中径和 顶径规定的公差等级如下： 内螺纹中径D2 内螺纹小径D1 4、 5、 6、 7、 8 4、 5、 6、 7、 8
• （1）螺距误差； • （2）牙型半角误差； • （3）中径误差。
形位误差 尺寸误差
几何量公差与检测
第10章
圆柱螺纹的公差与配合
公差原则对螺纹几何参数的应用 （1）精密螺纹（如螺纹量规、测微螺纹等）
• 对螺距、牙型半角和中径分别规定了较严的公差，按独 立原则进行测量。 主要保证可旋合性和一定的联结强度。 按包容要求进行测量。标准中只规定中径公差，螺距误 差和牙型半角误差由中径公差来综合控制。 用中径极限偏差构成牙廓的最大实体边界来限制螺距及 牙型半角误差形式呈现的形位误差，检测时，采用螺纹综 合量规来体现最大实体边界。
几何量公差与检测
第10章
圆柱螺纹的公差与配合
§2 普通螺纹几何参数误差对互换性的
影响
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，并且实际螺纹任何部位的单一中 径不允超出最小实体牙型的中径。 对于外螺纹： d2m≤d2max 且 d2s≥d2min 对于内螺纹： D2m≥D2min 且 D2s≤D2max
几何量公差与检测
第10章
圆柱螺纹的公差与配合
§2 普通螺纹几何参数误差对互换

a a fa/2 0.073 K 1 K 2 2 2 1 2
P---螺距mm; a ---左右牙型半角误差; 2 K---左右牙型半角误差系数. 外螺纹：牙型半角误差为正值时 K取2，为负时K取3；内螺纹相反.
中径误差的影响:影响螺纹的旋合性和连接强度. 若外螺纹的中径小于内螺纹的中径,能保证பைடு நூலகம்、外螺纹的旋合性 ;反之,就会产生干涉而难以旋合.但是,若外螺纹的中径过小,则 会削弱其连接强度. 螺纹中径合格性的判断原则 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: 即实际螺纹的作用中径不允许超出最大实体牙型的中径，而 实际螺纹上任何部位的单一中径不能超出最小实体牙型的中 径。合格的螺纹应满足： d 外螺纹： 2作用 d 2max d 2单一 d 2min 内螺纹： D D D D
2作用 2min
2单一 2max
d2作用=d2单一+（fα/2+fＰ∑+ｆΔｐ）
Ｄ2作用=Ｄ2单一-（fα/2+fＰ∑+ｆΔｐ）
ｆΔｐ＿ 测量中径处螺距偏差的中径当量。
9.3 普通螺纹的公差与配合 普通螺纹配合时,大径之间和小径之间都有间隙.而螺距 和牙型半角没有规定公差,所以螺纹的互换性和配合性 质主要取决于中径. 公差等级: 内螺纹中径D2和顶径D1的公差等级为4、5、6、7、8级 ； 外螺纹中径d2分为3、4、5、6、7、8、9级,顶径d分为 4、6、8级.
牙型半角误差:影响螺纹的旋合性和连接强度. 假设内螺纹具有理想的牙型,外螺纹仅牙型半角有误差.
当外螺纹的牙型半角小于内螺纹的牙型半角时,在牙侧处将产生 干涉.为避免干涉,把外螺纹的实际中径减小fα/2值; 当外螺纹的牙型半角大于内螺纹的牙型半角时,在牙侧处将产生 干涉.为避免干涉,把外螺纹的实际中径增加fα/2值. fα/2值称为牙型半角偏差的中径当量。

一、概述
2.普通螺纹的基本几何参数 单一中径（D2a或d2a） 一个假想圆柱面的 直径，该圆柱面的母线 通过牙型上沟槽宽度等 于螺距基本尺寸一半的 地方。
一、概述
2.普通螺纹的基本几何参数 螺距（P） 相邻两牙在中径线 上对应两点间的轴向距 离。
一、概述
2.普通螺纹的基本几何参数 导程（L） 同一条螺旋线上相 邻两牙在中径线上对应 两点间的轴向距离。
二、普通螺纹几何参数对互换性 的影响
6.泰勒原则 判断螺纹中径合格性应遵循泰勒原则。
即实际螺纹的作用中径不允许超越其最大实体牙型的中
径，以保证旋合性；
任何部位的单一中径不允许超越其最小实体牙型的中径， 以保证联接强度。
三、普通螺纹的公差与配合
1.普通螺纹的公差带 螺纹公差带的位置 普通螺纹公差带是以基本牙型为零线布置的。
2.螺距误差的影响
局部误差 ：单个螺距的实际尺寸与基本尺寸的代数
差，与旋合长度无关
累积误差 ：指旋合长度内任意个螺距的实际尺寸与
基本尺寸的代数差，与旋合长度有关
为了便于分析，假设内螺纹具有理想牙型，外螺纹仅有螺
二、普通螺纹几何参数对互换性 距误差，且外螺纹的螺距P外大于理想内螺纹的螺距P。 的影响
3.牙型半角误差的影响
二、普通螺纹几何参数对互换性 的影响
4.中径偏差的影响 中径偏差是指中径的实际尺寸与其基本尺寸之间的差值。 中径偏差直接影响螺纹的旋合性和联接强度。
二、普通螺纹几何参数对互换性 的影响
5.作用中径 实际加工螺纹时，往往同时存在螺距误差、牙型半 角误差和中径偏差，这三种误差的综合结果可以用作用 中径来表示。 国标中没有单独规定螺距和牙型 半角公差，仅用内、外螺纹的中径公 差综合控制实际中径、螺距和牙型半 角三项误差，因而中径公差是衡量螺 纹互换性的重要指标

互换性与技术测量
40
2019/2/11
北林工学院
3、普通螺纹的选用公差带：



配合的选用：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。 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。

2019/2/11
互换性与技术测量
39
北林工学院
3、普通螺纹的选用公差带

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：一般多用 N 组。根据公称 直径和螺距选择。见教材 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 通尺寸标注有差别。具体选用见教材。
2019/2/11
互换性与技术测量
32
北林工学院
螺纹中径合格性判断原则：


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: 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：
2019/2/11
互换性与技术测量
20
北林工学院
1．中径偏差的影响：
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。 就外螺纹而言，中径若比内螺纹大，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。 要控制螺纹的中径偏差。国标中规定了 普通螺纹的中径公差。参见教材表

螺纹作用中径和螺纹中径合格性的判断原则
1．螺纹中径（综合）公差
螺纹中径公差综合了螺纹中径加工误差，牙型半角偏差的中径补 偿值和螺距误差的中径补偿值三项因素。对普通螺纹，不再给定螺距和 牙型半角偏差的公差值，中径公差同时控制中径、螺距及牙型角三项参 数的偏差。
第21页，此课件共32页哦
螺纹作用中径和螺纹中径合格性的判断原则
外 内
0 2
外 内 2 0
第19页，此课件共32页哦
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fα/2。 内螺纹：内螺纹存在牙型半角偏差时，必须将内螺纹
中 中径径当增量大。一个数值fα/2，该值称为牙型半角偏差的
第20页，此课件共32页哦
螺距偏差的中径当量
第17页，此课件共32页哦
当α=60°时：
fp=1.732|△P∑| mm
P∑为螺距累积误差，之所以取绝对值，是由于
△P∑不论是正值或负值，影响旋合性的性质不变，只
是改变牙侧干涉的位置。
第18页，此课件共32页哦
3 牙型半角偏差的影响
螺纹的牙型角正确，牙型半角不一定正确，而 牙型半角偏差直接影响螺纹的旋合性和牙侧接触面 积，因此，对其也应加以限制。设内螺纹具有理想 牙形，外螺纹的中径和螺距与内螺纹相同，仅有牙 型半角偏差，阴影部分就是干涉部分。
顶径的公差等级如表9-10所示，3级公差值最小， 精度最高；9级公差值最大，精度最低，其中6级为
基本级。
第28页，此课件共32页哦
2.普通螺纹的基本偏差
普通螺纹公差带的位置由其基本偏差确定。基本偏差为公差带 两极限偏差中靠近零线的那个极限偏差，它确定了公差带相对基本 牙型的位置。

普通螺纹的大径、中径和小径 在同一结合中内、外螺纹的大径、小径、中径的基本尺寸对应相
一、概 述
2.普通螺纹的基本几何参数 螺距（P）
相邻两牙在中径线上 对应两点间的轴向距离。
导程（L）
同一条螺旋线上相邻 两牙在中径线上对应两 点间的轴向距离。
多线螺纹 L= n P
一、概 述
2.普通螺纹的基本几何参数 牙型角(α)

基本牙型
fp
内螺纹
Fα/2
D2m D2s D2max
D2min
外螺纹牙型
TD2
d2max
d2min
外
螺
fp
Td2
纹
Fα/2
D2，d2
d2s d2m
螺纹中径合格性条件
实际螺纹的作用中径不能超出最大实体牙型的中径 （d2max，D2max），而实际螺纹上任一部位的单一中 径不能超出最小实体牙型的中径（d2min、D2min）。
两个互相配合螺纹，牙型重合部分在垂直于螺纹轴线方向的距
离。 h = 5/8 H
螺纹旋合长度（L)
两个相配合螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。
一、概 述
2.普通螺纹的基本几何参数
单一中径（D2a或d2a）
一个假想圆柱面的直径，该圆柱面的母线通过牙型上沟 槽宽度等于螺距基本尺寸一半的地方 P/2处。在实际螺纹上 可以测得，代表螺纹中径的实际尺寸。
螺距累积偏差对旋合性的影响示例
L实际=n P1 L理论=n P
内螺纹 ΔPΣ
fp/2
外螺纹
螺距累积偏差对旋合性的影响示例
螺距累积偏差对旋合性的影响示例
同理，假设外螺纹具有基本牙型，与仅存在螺距偏差的内 螺纹与其结合。设在N个螺牙的旋合长度内，内螺纹存在 ΔPΣ。为保证旋合性，就必须将内螺纹中径增大一个数值 Fp。Fp就是为补偿螺距累积误差而折算到中径上的数值，

了保证连接强度，该实际螺纹任意位置的单一中径不能超出最小实体牙型的中径。
第二节 普通螺纹几何参数对互换性的影响
对于外螺纹：作用中径不大于中径上极限尺寸；任意位置的单一中径不小于中径下极限尺寸。即：
对于内螺纹：作用中径不小于中径下极限尺寸；任意位置的单一中径不大于中径上极限尺寸。即：
普通螺纹公差的选择与应用举例
第十章 普通螺纹连接的互换性及其检测
互换性与测量技术
高等教育出版社
目录
CONTENTS
01
概述
02
03
普通螺纹几何参数对互换性的影响
普通螺纹公差的选择与应用举例
04
螺纹的检测
01
概述
第一节 概述
一、螺纹的种类和使用要求
1.紧固螺纹 紧固螺纹主要用于紧固和连接零件，其牙型为三角形，如普通螺纹，这是使用最广泛的一种螺纹连接形式， 对紧固螺纹的使用要求是可旋合性和连接的可靠性。 2.传动螺纹 传动螺纹主要用于传递动力和位移。其牙型为梯形、三角形、锯齿形和矩形等。对传动螺纹的使用要求是传 递动力的可靠性，传动比要稳定，有一定的保证间隙，以便传动和储存润滑油。
第三节 普通螺纹公差的选择与应用举例
第三节 普通螺纹公差的选择与应用举例
第三节 普通螺纹公差的选择与应用举例
2.基本偏差 基本偏差是指公差带两极限偏差中靠近零线的那个偏差。它确定了公差带相对基本牙型的位置。内螺纹的基 本偏差是下极限偏差（EI），外螺纹的基本偏差是上极限偏差（es）。 国家标准对内螺纹规定了两种基本偏差，其代号为G、H。
3.密封螺纹
密封螺纹主要用于密封的螺纹连接。对密封螺纹的使用要求是接合紧密，不漏水、气或油。
第一节 概述
二、普通螺纹的基本牙型和主要几何参数