19第十八圆柱螺纹结合的互换性重点

圆柱螺纹结合的互换性

第十八章圆柱螺纹结合的互换性

第一节普通螺纹主要几何参数的误差及其对螺纹互换性的影响

一、螺距误差对互换性的影响

对紧固螺纹来说，螺距误差主要影响螺纹的可旋合性和联接的可靠性；对传动螺纹来说，螺距误差直接影响传动精度，影响螺牙上负荷分布均匀性。

螺距误差包括局部误差（∆P）和累积误差（∆P∑）。前者与旋合长度有关；后者与旋合长度有关，是主要影响因素。

为了便于分析，假设内螺纹具有理想牙型，外螺纹的中径及牙型角与内螺纹相同，仅存在螺距误差，并假设在旋合长度内，外螺纹有螺距累积误差∆P∑，如图18.1所示。显然，在这种情况下，这对螺纹因产生干涉而无法旋合。

图18.1 螺距累积误差

为了使有螺距误差的外螺纹可旋人具有理想牙型的内螺纹，应把外螺纹的中

'径d2减小一个数值fp至d2。

同理，当内螺纹有螺距误差时，为了保证可旋合性，应把内螺纹的中径加大一个数值fp。这个fp值是补偿螺距误差的影响而折算到中径上的数值，被称为螺距误差的中径补偿值。

从Δabc中可知：

fp=∆P∑cotα()

对于牙型角α=60︒的普通螺纹 fp=1.∆P∑

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二、牙型半角误差对互换性的影响

牙型半角误差是指实际牙型半角与理论牙型半角之差。它是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的方向误差，它对螺纹的旋合性和联接强度均有影响。

假设内螺纹具有基本牙型，外螺纹中径及螺距与内螺纹相同，仅牙型半角有误差。此时，内、外螺纹旋合时牙侧将发生干涉，不能旋合，如图18.2所示。为了保证旋合性，必须将内螺纹中径增大一个数值fα，或将外螺纹的中径减小一个数值数fα。这个数fα值是补偿牙型半角误差的影响而折算到中径上的数值，被称

为牙型半角误差的中径补偿值。

（a）（b）

图18.2 牙型半角误差

干涉现象。此时，中径补偿值fα为

在图18.2（a）中，外螺纹的∆

α

=

α

(外)-α(内)<0，则其牙顶部分的牙侧有

fα=0.44H∆

α

α

对于普通螺纹，α=60︒，H=0866P，则fα=0.44P∆

α

。

干涉现象。此时，中径补偿值fα为

在图18.2（b）中，外螺纹的∆

α

=

α

(外)-α(内)>0，则其牙根部分的牙侧有

fα=0.291H∆

α

α

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对于普通螺纹，fα=0.291P∆

2α2

式中，H——原始三角形高度，就是原始三角形的高，mm；

α单位为分（′）（1分＝0.291×10-3弧度）； 2

2 fα单位为微米（μm）。

实际上经常是左、右半角误差不相同，也可能一边半角误差为正，另一边半角误差为负。因此中径补偿值应取平均值。根据不同情况，普通螺纹按下列公式之一计算。当∆α2左>0，∆α

2右>0时，则

fα=

20.291P⎛αα⎫ ∆左∆右⎪⎪ 2 22⎝⎭

当∆α2左<0，∆α

2右<0时，则

fα=

20.44P⎛αα⎫ ∆左∆右⎪⎪2⎝22⎭

当∆α2左>0，∆α

2右<0时，则

fα=

2P⎛αα⎫ 0.∆左0.∆⎪⎪2⎝22⎭

当∆α2左<0，∆α

2右>0时，则

fα=

2P⎛αα⎫ 0.∆0.∆⎪⎪2⎝22⎭

三、中径偏差对互换性的影响

螺纹中径在制造过程中不可避免会出现一定的误差，即单一实际中径对其公称中径之差。如仅考虑中径的影响，那么只要外螺纹中径小于内螺纹中径就能保证内、外螺纹的旋合性，反之就不能旋合。但如果外螺纹中径过小，内螺纹中径又过大，则会降低联接的可靠性和紧密性，降低联接强度。所以，为了确保螺纹的旋合性，中径误差必须加以控制。

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四、螺纹作用中径和中径合格性判断原则

1、作用中径（D2作用、d2作用）

螺纹的作用中径是指在规定的旋合长度内，恰好包容实际螺纹的一个假想螺纹的中径。此假想螺纹具有基本牙型的螺距、半角以及牙型高度，并在牙顶和牙底处留有间隙，以保证不与实际螺纹的大、小径发生干涉。故作用中径是螺纹旋合时实际起作用的小径。外螺纹作用中径如图18.3所示。

图18.3 外螺纹的作用中径

当外螺纹存在螺距误差和牙型半角误差时，只能与一个中径较大的内螺纹旋合，其效果相当于外螺纹的中径增大，这个增大了的假想中径叫做外螺纹的作用中径d2作用。其值为

d2作用⎛⎫ =d2实际＋fP+fα⎪⎪

2⎭⎝

同理，当内螺纹存在螺距误差及牙型半角误差时，只能与一个中径较小的外螺纹旋合，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叫做内螺纹的作用中径D2作用。其值为

D2作用⎛⎫ =D2实际－fP+fα⎪⎪

2⎭⎝

显然，为了使相互结合的内、外螺纹能自由旋合，应保证：D2作用≥d2作用。

2、单一中径（d2单一、D2单一）

牙型上沟槽宽度等于二分之一基本螺距处的圆柱直径。当螺距无误差时，单一中径和实际中径相等；当螺距有误差时，单一中径和实际中径不相等。

3、螺纹中径合格性的判断原则

国际没有单独规定螺距和牙型半角公差，只规定了内、外螺纹的中径公差

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（TD2、Td2），通过中径公差同时限制实际中径、螺距及牙型半角三个参数的误差，如图18.4所示。

图18.4 实际中径、作用中径与中径公差的关系

由图可看出中径合格性的判断原则：

对外螺纹：作用中径不大于中径最大极限尺寸；任意位置的单一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；任意位置的单一中径不大于中径最大极限尺寸。即

D2作用≥D2min，D2单一≤D2max

第二节普通螺纹的公差与配合

一、普通螺纹的公差带

螺纹公差带由公差等级和基本偏差组成。

1、螺纹的公差等级

螺纹公差带的大小由公差值确定，并按公差值大小分为若干等级，见表18.1所列。

其中6级是基本级，3级公差值最小，精度最高；9级精度最低。各级公差值见表18.2和表18.3。

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