螺纹公差常识

第十章螺纹公差

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第一节螺纹几何参数偏差对互换性的影响

•螺纹的种类和用途

螺纹的应用十分广泛，属典型的具有互换性的连接结构，按其结合的性质和使用在求分为如下三类：

•紧固螺纹：主要用于连接或紧固零件。如：公制普通螺纹。

主要要求可旋合性和连接的可靠性。

•传动螺纹：用于传递精确的位移、运动或动力。

主要要求传动比恒定，传递动力可靠。

•紧密螺纹：用于要求具有气密性和水密性。

主要要求具有良好的旋合性及密封性。

•普通螺纹的基本牙型及主要几何参数

大径（D、d）：与外螺纹的牙顶或内螺纹的牙底相重合的假想圆柱的直径。国标规定普通螺纹的大径为螺纹的公称直径。

小径（D1、d1）：与外螺纹的牙底或内螺纹的牙顶相重合的假想圆柱的直径。

顶径：外螺纹大径或内螺纹小径。（D 、d1）

底径：外螺纹小径或内螺纹大径。（D1、d）

中径（D2、d2）：一假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。

螺纹基本牙型中径和单一中径

单一中径：一假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过螺纹牙型上的沟槽宽度等于二分之一基本螺距的地方。

螺距P：相邻两牙中径线上对应点间的轴向距离。

导程L：同一螺旋线上相邻两牙中径线上对应点间的轴向距离。单线螺纹，L=P，多线螺纹，L=nPn—螺纹线数

牙型角a和牙型半角a/2：

原始三角形高度和牙型高度：

螺纹接触高度he：两相配合螺丝纹牙型上，相互重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离。螺纹旋合长度Le：两相配合螺纹，沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。

•螺纹几何参数对互换性的影响

影响螺纹互换性的参数有：大径、中径、小径、螺距和牙型半角等五个参数。其中主要参数是：螺纹中径

•螺距误差对互换性的影响

螺距误差包括局部误差和累积误差，前者与旋合长度无关，后者与旋合长度有关。是主要影响因素。

显然，具有理想牙型的内螺纹与具有螺距误差的外螺纹将发生干涉而无法旋合，实际生产中，为保证旋合性，把外螺纹的中径减去一数值fp，此fp值称为中径补偿值。

fp=1.732∣△P∑∣

若内螺纹具有螺距误差，为保证旋合性，应把内螺纹的中径加上一数值fp。

•牙型半角误差对互换性的影响

牙型半角误差也会影响螺纹的可旋合性与连接强度。

同样，可将牙型半角误差转变成中径当量fа/2，为保证旋合性，把具有牙型半角误差的外螺纹的中径减去一数值fа/2，把具有牙型半角误差的内螺纹的中径加上一数值fа/2。

•中径偏差对互换性的影响

内、外螺纹相互作用集中在牙型侧面，内、外螺纹中径的差异直接影响着牙型侧面的接触状态。所以，中径是决定螺纹配合性质的主要参数。若外螺纹的中径小于内螺纹的中径，就能保证内、外螺纹的旋合性，若外螺纹的中径大于内螺纹的中径，就会产生干涉，而难以旋合。但是，如果外螺纹的中径过小，内螺纹中径过大，则会削弱其连接强度。为此，加工螺纹牙型时，应当控制实际中径对其基本尺寸的偏差。

螺纹中径合格性判定原则

1、作用中径的概念

实际生产中，螺距误差、牙型半角误差和中径误差总是同时存在，前两项误差检测不便，也没有单独规定它们的公差，故可将前两项折算成中径补偿值，再来判断其合格性。

对于外螺纹，当有了螺距误差、牙型半角误差，就只能和一个中径增大了的内螺纹旋合，其效果相当于外螺纹的中径增大了，这个增大了的假想中径称为作用中径，其值为：

d2作用= d2实际+ fp+ fа/2

对于内螺纹，当有了螺距误差、牙型半角误差，就只能和一个中径减小了的外螺纹旋合，其效果相当于内螺纹的中径减小了，这个减小了的假想中径称为作用中径，其值为：

D 2作用= D 2实际—（fp+ fа/2）

2、螺纹中径合格性判定原则

泰勒原则：

对于外螺纹：d2作用≤d2max，d2单一≥d2min，

对于内螺纹：D2作用≥D2min，D2单一≤D2max，

举例说明。

例3-5有一螺栓M24×2—6H，测得其单一中径d2S=25.5mm，螺距误差△P=+35μm，牙型半角误差△α/2（左）=-30′，△α/2（右）= +65′，试判断其合格性。

解：1）查附表3-1～3-3，得：中径基本尺寸d2 =22.701 mm，

中径上偏差es=0中径公差Td 2= 170μm，

经计算可得外螺纹中径极限尺寸

d2max=22.701 mm，d2 min =22.531 mm，

2）计算螺距累积偏差和牙型半角误差的中径当量及作用中径为

f P= 1.732×35μm= 0.061mm

f a/2 =0.073×2×（3×︱-30︱+2×65）μm=0.032 mm

= 25.5+0.061+0.032=25.593mm

3）判断合格性

d2m=25.593mm＜d2max=22.701 mm，

d2S=25.5mm＜d2 min =22.531 mm，

故该螺纹中径不合格。

第二节普通螺纹的公差与配合

一、螺纹的公差带

螺纹公差带是牙型公差带，以基本牙型的轮廓为零线，沿着螺纹牙型的牙侧、牙顶和牙底分布，并在垂直于螺纹轴线方向来计量大、中、小径的偏差和公差。公差带由其相对于基本牙型的位置要素和大小因素两部分组成，如图所示。

1．公差带的位置和基本偏差

内、外螺纹的公差带位置是指公差带相对于零线的距离．它由基本偏差确定。

螺纹基本偏差的概念与《公差与配合》中的概念是一致的。基本偏差是两个极限偏差中的一个，GB197—81规定外螺纹的上偏差（es）。和内螺纹的下偏差（EI）为基本偏差。

根据装配和容纳镀层等不同要求，对外螺纹规定了四种基本偏差，其代号为e、f、g、h，对内螺纹规定了两种基本偏差，其代号为G、H。如课本中图10-8所示。

各基本偏差的数值按课本中表10-6所列公式计算，其中H、h的基本偏差为零，G为正值，e、f、g为负值。

2．螺纹公差带的大小和公差等级

普通螺纹的公差按GB197-81《普通螺纹公差与配合》规定，考虑到中径是决定配合性质的主要尺寸，以及测量方便的互换性，标准规定了内、外螺纹的中径公差（TD2、T d2）和顶径公差（内螺纹的小径TD1和外螺纹的大径T d）。

内、外螺纹的各直径疏密是不同的，主要根据各直径所起作用不同及加工的难易程度程度等因素确定。各公差等级见表10-1，各公差等级的公差值见表10-4、10-5。

二、螺纹的旋合长度和精度等级

•螺纹的旋合长度

螺纹的旋合长度是和精度等级相关的一个因素，标准将旋合长度分为三组：短旋合长度（S）、中等旋合长度（N）、长旋合长度（L）。见表10-9。

•螺纹的精度等级

螺纹的精度等级是由螺纹公差带和螺纹的旋合长度两个因素决定的。标准将螺纹的精度等级分为精密级、中等级和粗糙级三种。一般以中等旋合长度下的6级公差等级作为中等精度，精密和粗糙都是相比较而言。

注意：螺纹的精度与公差等级在概念上是不同的。同一公差等级的螺纹，若它们的旋合长度不同，则螺纹的精度不同。