第八章 圆柱螺纹公差与检测

几何量精度

第八章 圆柱螺纹公差与检测

基本要求：了解螺纹结合的种类、基本牙型及主要 几何参数，螺纹几何参数对互换性的影响 ； 掌握作用中径、及螺纹中径公差的合格性条件； 了解螺纹的公差带、基本偏差及公差带与配合的选 用； 掌握螺纹精度概念及图样上的标注，学会螺纹结合 的标注及精度设计；

重点难点：掌握作用中径、及螺纹中径合格性的判 定；掌握螺纹精度概念及图样上的标注。

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有关普通螺纹的国家标准

GB/T 14791-93《螺纹术语》 GB/T192-2003 《普通螺纹 基本牙型》 GB/T193-2003 《普通螺纹 直径与螺距系列》 GB/T196-2003 《普通螺纹 基本尺寸》 GB/T197-2003 《普通螺纹 公差》

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§1 概述一、 螺纹的种类和使用要求

在机器制造和仪器制造中，螺纹联 接和传动的应用非常广泛，按结合 性质和使用要求不同，可分为三类: 普通螺纹、传动螺纹和紧密螺纹。

普通螺纹丝锥

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1、普通螺纹(M)

通常也称紧固螺纹，其牙型呈三角型，牙型角为60度，分为 粗牙和细牙两种，在机械制造中用于可拆的连接。如螺栓和 螺母的连接，螺钉与机体的连接。 主要用于联接和紧固各种机械零件。一般连接多用粗牙。细 牙用于薄臂零件或受变载荷、振动及冲击载荷的 联结，还可 用于微调机构。 这类螺纹联接的使用要求是：可旋合性和连接的可靠性。一 是便于装配和拆卸；二是要保证一定的联接强度，使其不过 早地损坏和不自动松脱。这类螺纹的结合，其牙侧间的最小 间隙等于或接近于零，相当于圆柱体配合中的几种小间隙配 合。 如：公制普通螺纹。

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2、传动螺纹

这类螺纹通常用于传递 动力或位移。 螺纹联接的使用要求是： 传递动力的可靠性或传 递位移的准确性和具有 一定的间隙。 如机床中的丝杠螺母副 和量仪中的测微螺旋副。

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3、紧密螺纹(管螺纹)

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。对紧密螺纹的 使用要求是结合应具有一定的过盈。 如管螺纹。 如不锈钢活接头、外丝、直通、三叉、弯头。 螺纹若按牙型分，有三角形螺纹、梯形螺纹和锯齿形螺 纹。 各种螺纹的使用要求不同，牙型也有所不同，它们的精 度要求也不同。 本章主要介绍使用最广泛的普通三角形螺纹的精度。

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二、螺纹的基本牙型和主要几何参数普通螺纹基本牙型：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。螺纹的 几何参数取决于螺纹轴 向剖面内的基本牙型。

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普通螺纹的几何参数

大径：是指与内螺纹牙底或的直径。相结合的内、外螺 在中径线上对应两点间 纹的大径基本尺寸相等，即 D =d 。 的轴向距离。 普通螺纹大径的基本尺寸 为螺纹公称直径尺寸。

螺距 :是指相邻两牙 外螺纹牙顶相切的假想圆柱

牙型半角(α/2):是 中径：是指一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙 指在螺纹牙型上牙侧与 型上沟槽和凸起宽度相等的地 螺纹轴线的垂直线间的 方，此假想圆柱称为中径圆柱。 中径圆柱的母线称为中径线， 夹角。普通螺纹的牙型 其轴线即为螺纹轴线,相结合 半角为30°。 的内、外螺纹中径的基本尺寸相等，即D2=d2。

小径：是指与内螺纹牙顶或外螺纹 螺纹旋合长度：是指内外螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。相结 旋合时螺旋面接触部分的轴向 合的内、外螺纹的小径基本尺寸相 长度。(两螺纹咬合部分的长 等，即：D1=d1。 度)

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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的地方。用以表示螺纹中径 的实际尺寸。(D2s,d2s)

螺纹的接触高度h :是指在两个相互配合螺纹的牙型上，它们的牙侧重合部分在垂 直于螺纹轴线的方向上的距离。

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§2 螺纹几何参数误差对互换性的影响

要实现螺纹的互换性，必须满足其使用要求，即保证其旋合性 和连接强度。 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和联接强度。

在螺纹加工过程中，其主要几何参数中，大径、中径、小径和

螺距、牙型半角等不可避免地会产生一定的加工误差，而这些加工误差对螺纹的互换性都将产生不同程度的影响。

对螺纹互换性影响较大的参数是螺纹中径、螺距和牙型半角。

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内、外螺纹加工后,外螺纹的大径和小径要分 别小于内螺纹的大径和小径，才能保证旋合性。 为了保证螺纹的连接强度，螺纹的牙底应制成 圆弧形状。

下面分别介绍：螺纹中径偏差、螺距误差 和牙型半角误差对螺纹互换性的影响。

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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P268附表9-3

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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误差两种。 单个螺距偏差：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的绝 对值，它与旋合长度有关。螺距累积误差对互换性的影响更 为明显。 如图：相互结合的内、外螺纹的螺距基本值为P,假设内螺 纹为理想螺纹，而外螺纹存在螺距误差，它的n个螺距的实 际轴向距离L 外 大于基本值nP,因此，它的螺距累计误差为： ΔPΣ= L外-nP。螺距累计误差使内、外螺纹牙侧产生干涉而 不能旋合。

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为了使上述具有螺距累计误差的外螺纹能够旋入理想的内螺纹，应将干涉部分切掉，使其牙侧上的B点移置与内螺纹牙侧 上的C点相接触。也就是说，将外螺纹中径减小一个数值fp,

使外螺纹轮廓刚好能被内螺纹轮廓包容。 fp称为螺距误差的中径当量，见164页说明。

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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( 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。两种情况下的当量计算公式为：

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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 螺纹牙侧的形状误差 和螺纹牙侧相对于螺 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。