9 第九章 螺纹结合的互换性

第九章螺纹结合的互换性

为了满足普通螺纹的使用要求和保证互换性，我国发布了一系列有关普通螺纹的国家标准：GB/T14791-1993《螺纹术语》、GB/T197-2003《普通螺纹公差》、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》等。

第一节螺纹结合的使用要求和几何参数

一螺纹的种类和使用要求

螺纹结合在机械制造和仪器制造中应用很广泛。按其结合性质和使用要求不同，可分为：

1 紧密螺纹

这类螺纹连接要求保证紧密性，螺纹结合必须有—定的过盈，相当于圆柱体结合的过盈配合。

2 普通螺纹

普通螺纹也称紧固螺纹，用于紧固和连接零件。普通螺纹结合要求是：可旋合性和连接的可靠性。要求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。

3 传动螺纹

传动螺纹通常指丝杠和测微螺纹，用来传递运动或实现精确位移。由此，对它的主要要求是：要有足够的位移精度，即保证传动比的准确性、运动的灵活性、稳定性和较小的空行程。因此这类螺纹的螺距误差要小，而且应有足够的最小间隙。

二普通螺纹的主要几何参数

1 普通螺纹的基本牙型

普通螺纹的基本牙型是指在螺纹轴线剖面内高为H的等边三角形（原始三角形）上，顶部截去H/8、底部截去H/4所形成的理论牙型。该牙型具有螺纹的基本尺寸，如图9-1所示。

2 普通螺纹的主要几何参数

(1) 基本大径（D、d）

基本大径是指与内螺纹牙底或外螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径，内、外螺纹基本大径分别用符号D和d表示。普通螺纹的公称直径是指螺纹的基本大径。普通螺纹的尺寸系列是以大径与不同螺距的组合，尺寸系列和螺距如表9-1。

图9-2普通螺纹中径与单一中径

图9-1 普通螺纹的主要几何参数

(2) 基本小径（D1、d1）

基本小径是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。内、外螺纹的基本小径分别用符号D1和d1表示，如图9-1所示。

内螺纹基本小径和外螺纹基本大径统称为顶径，内螺纹基本大径和外螺纹基本小径统称底径。

(3) 基本中径(D2、d2)

基本中径是指一个假想的圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方，此假想圆柱的直径称为基本中径。内、外螺纹基本中径分别用符号D2和d2表示，如图9-1所示。

3 螺距（P）和导程（Ph）

螺距是指相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。其基本尺寸用P表示，如图9-1所示。

导程是指同一条螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离，用符号Ph表示。

4 单一中径（D2a、d2a）

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。单一中径可以用三针法测得，用来表示螺纹中径的实际尺寸。内、外螺纹的单一中径分别用符号D2a和d2a表示，如图9-2。

5 牙型角（α）和牙侧角（α/2）

牙型角是指螺纹牙型上相邻牙侧间的夹角，用α表示。理论牙型角α的理论值为60o，见图9-1。

牙侧角是指在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角，用α/2表示，普通螺纹牙侧角的理论值为30o，见图9-1。

6 螺纹旋合长度

被连接件为铁制品，取其长度近似等于1.5 倍的螺纹基本大径；若被连接件为钢材制作，取其长度近似等于1 倍的螺纹基本大径。

螺纹旋合长度是指两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度。

表9-2是螺纹的基本尺寸。

第二节 影响螺纹结合精度的因素 实现普通螺纹的互换性，保证结合精度，则要求连接螺纹必须保证具有良好的可旋入性和一定的连接强度。所以在螺纹的大径和小径处，内外螺纹不得相互干涉， 在内、外螺纹基本大径和基本小径间分别存在间隙，不会影响旋合性。因此，影响螺纹可旋入性和连接强度的主要因素是中径偏差、螺距和牙侧角偏差。

一 中径偏差的影响

中径大小直接影响螺纹配合的松紧程度。只有当外螺纹的中径比内螺纹小时，才能保证内、外螺纹的旋合性；反之，内、外螺纹将会产生干涉而妨碍旋合性。但是，外螺纹的中径过小，内螺纹的中径过大，则配合过松、影响连接强度和密封性。因此对内外螺纹中径必须加以限制。

二 螺距误差的影响

螺距误差包括螺距局部误差（单个螺距误差△P ）和螺距累积误差（△P ∑），前者与旋合长度无关、后者与旋合长度有关。而且后者对螺纹的旋合性影响最大，因此必须加以限制。

三 牙侧角偏差的影响

牙侧角偏差是指牙侧角的实际值与其基本值之差。它是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差。它对螺纹的旋合性和连接强度均有影响。

四 螺纹作用中径

1 作用中径与中径（综合）公差

当外螺纹存在螺距误差和牙侧角偏差时，其作用中径比实际中径要增大f P 与f α/2值，在规定长度内，这个正好包容变大了的实际外螺纹的一个假想的具有基本牙型的内螺纹的中径，就称为外螺纹的作用中径，代号为d 2fe ，见图9-5。

实际内螺纹存在螺距误差和牙侧角偏差，也相当于实际内螺纹的中径减小了f P 与f α/2值。在规定的旋合长度内，具有基本牙型，包容实际内螺纹的假想外螺纹的中径 ，就成为内螺纹的作用中径，代号为D 2fe 。

作用中径计算：对外螺纹 d 2fe = d 2a +（f P + fα/2） （9-3）

对内螺纹 D 2fe = D 2a -（f P + f α/2） （9-4）

对于普通螺纹零件，为了加工和检测的方便，在标准中只规定了一个中径（综合）公差，用这个中径（综合）公差同时控制中径、螺距及牙侧角三项参数的偏差。即

T d2≥f d2+f P + f α/2 （9-5）

T D2≥f D2+f P + f α/2 （9-6）

2 中径的合格条件

中径为螺纹的配合直径，与圆柱体相似，为保证可旋入性和螺纹件本身的强度及连接强度，实际螺纹的作用中径应不超越最大实体中径，实际螺纹的单一中径不超越最小实体中径，用公式表示普通螺纹中径合格条件为

对外螺纹 d 2fe ≤d 2M （d 2max ）；d 2a ≥d 2L （d 2min ） （9-7） 对内螺纹 D 2fe ≥D 2M （D 2min ）；D 2a ≤D 2L （D 2max ） （9-8） 图9-3 螺距偏差的中径当量 图9-4 牙侧角偏差的中径当量

图 9-5 螺纹作用中径