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07 第九章 螺纹结合的精度设计与检测.pptx

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本课件讲解螺纹的种类与使用要求、普通螺纹的基本牙型与主要几何参数,分析螺距偏差与牙侧角偏差对互换性的影响,进而说明作用中径、中径公差与合格条件,以及螺纹公差带选用和标注方法。

第九章螺纹结合精度设计封面,标示本章主题与螺纹精度检测内容
第九章内容提要页,列出螺纹种类、基本牙型、偏差影响、作用中径等七项要点
螺纹种类与使用要求对照表,比较紧密螺纹、普通螺纹与传动螺纹的用途
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第1页:第九章 螺纹结合的精度设计与检测

章标题
第九章 螺纹结合的精度设计与检测

第2页:第九章内容提要

内容提要

  1. 螺纹种类和对螺纹结合的使用要求
  2. 普通螺纹的基本牙型和主要几何参数
  3. 螺纹的直径(中径和顶径)偏差、螺距误差和牙侧角偏差对螺纹结合互换性的影响
  4. 螺纹的作用中径、中径公差和中径的合格条件
  5. 螺纹的公差与配合的特点
  6. 螺纹公差与配合标准的基本结构和螺纹精度
  7. 螺纹在图样上标注的内容及其标注方法

第3页:螺纹的种类与使用要求

9.1 螺纹结合的使用要求和几何参数

螺纹的种类与使用要求
种类用途使用要求
紧密螺纹用于密封联接结合紧密,不漏水、不漏气和不漏油,必须有一定的过盈
普通螺纹(紧固螺纹)用于联接和紧固各种机械零件可旋合性(便于装配和拆换)和联接的可靠性,牙侧间的最小间隙等于或接近于零
传动螺纹用于传递运动或动力传递动力的可靠性或传递位移的准确性,螺距误差要小且应有足够的最小间隙

第4页:普通螺纹的基本牙型与几何参数

基本牙型
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,该牙型具有螺纹的基本尺寸。

本章只介绍普通螺纹的精度设计,主要几何参数见图 9.1。

第5页:基本大径与基本小径

基本大径(公称直径 D、d)
与外螺纹牙顶或与内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。
基本小径(D1、d1)
与内螺纹牙顶或与外螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径。

其中 D1、d 为顶径,D、d1 为底径。

第6页:基本中径、螺距与单一中径

基本中径(D2、d2)
一个假想圆柱的直径,该圆柱的母线通过牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方。
螺距 P 与导程 Ph
螺距是相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离;导程是同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上的对应两点间的轴向距离。单线螺纹 Ph=P,多线螺纹 Ph=nP。
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螺距基本尺寸一半的地方。

第7页:牙型角、牙侧角与旋合长度

牙型角 α 与牙型半角
牙型角是相邻两牙侧间的夹角(60°),牙型半角是牙型角的一半(30°)。
牙侧角 α1、α2
牙侧与轴线垂线间的夹角。
螺纹旋合长度
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。

第8页:影响螺纹互换性的因素

9.2 影响螺纹结合精度的因素 影响螺纹互换性的主要几何参数有五个:大径、小径、中径、螺距和牙型半角;其中对互换性影响较大的是中径、螺距和牙型半角。

  • 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。
  • 螺纹旋合后主要依靠螺牙侧面工作,若牙侧接触不均匀会造成负荷分布不均,降低螺纹配合的均匀性和联接强度。

第9页:中径偏差与螺距偏差的影响

中径偏差
中径的实际尺寸(以单一中径体现)与基本尺寸之代数差;外螺纹中径过大影响旋合性,过小则牙侧间隙增大、联接强度降低。
单个螺距偏差 ΔP
单个螺距的实际值与其基本值之代数差,ΔP=Pa-P,与旋合长度无关。
螺距累积偏差 ΔPΣ
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,ΔPΣ=nPa-nP,与旋合长度有关,对互换性的影响更为明显。

第10页:螺距偏差的中径当量

假设内螺纹具有基本牙型,仅与存在螺距偏差的外螺纹结合:外螺纹 N 个螺距的累积误差为 ΔPΣ(μm),内、外螺纹牙侧产生干涉而不能旋合;为使具有 ΔPΣ 的外螺纹旋入理想的内螺纹,就必须使外螺纹的中径减小一个数值 fp,或将内螺纹中径增大 fp,fp 称为螺距偏差的中径当量。

fp=|ΔPΣ|·ctg(α/2)=1.732|ΔPΣ|

第11页:思考题:螺纹互换性影响因素

影响螺纹互换性的因素有哪些?影响较大的是哪几项?

第12页:牙侧角偏差的影响

牙型半角偏差
牙型半角的实际值对公称值的代数差,是螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差,对旋合性和联接强度均有影响。
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方向下移,从而使外螺纹的中径减小一个数值 fα/2。
内螺纹
存在牙型半角偏差时,必须将内螺纹中径增大一个数值 fα/2,该值称为牙型半角偏差的中径当量。

第13页:牙侧角偏差的中径当量计算式

fα=0.073P(k1|Δα1|+k2|Δα2|),式中 Δα1=α1-30°,Δα2=α2-30°。

系数 k1、k2 的取值
螺纹Δα 为正值Δα 为负值
外螺纹k1、k2=2k1、k2=3
内螺纹k1、k2=3k1、k2=2

式中 Δα1、Δα2 以分(′)为单位,fα 的单位为 μm。

第14页:作用中径的概念

外螺纹作用中径
当外螺纹存在螺距偏差和牙侧角偏差时,其作用中径比实际中径要增大 fp 与 fα 值;在规定长度内,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,称为外螺纹的作用中径。
内螺纹作用中径
相当于实际内螺纹的中径减小了 fp 与 fα 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,称为内螺纹的作用中径。

对内螺纹:D2fe=D2a-(fp+fα);对外螺纹:d2fe=d2a+(fp+fα)。

第15页:中径综合公差

对于普通螺纹,影响互换性的主要参数是中径、螺距和牙型半角;由于螺距偏差和牙型半角偏差均可折算成中径当量并与中径尺寸偏差形成作用中径,因此可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差,而仅规定一项中径公差,用以控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差的综合影响。

对内螺纹 TD2≥fD2+(fp+fα);对外螺纹 Td2≥fd2+(fp+fα)。

第16页:中径的合格条件与泰勒原则

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。

螺纹中径的合格条件
螺纹作用中径条件单一中径条件
内螺纹D2fe≥D2M=D2minD2a≤D2L=D2max
外螺纹d2fe≤d2M=d2maxd2a≥d2L=d2min

第17页:普通螺纹公差标准的基本结构

9.3 普通螺纹公差 螺纹公差精度由公差等级、基本偏差和旋合长度三项构成。

  • 基本偏差:内螺纹 G、H;外螺纹 h、g、f、e。
  • 旋合长度:短(S)、中(N)、长(L)。
  • 公差等级:精密、中等、粗。

第18页:螺纹公差带的大小与位置

普通螺纹的公差等级与基本偏差
项目内螺纹外螺纹
中径公差等级4、5、6、7、8 五级3、4、5、6、7、8、9 六级
顶径公差等级—4、6、8 三级(6 级为基本级)
基本偏差H、G(规定下偏差 EI 为基本偏差)e、f、g、h(规定上偏差 es 为基本偏差)

公差带代号由公差等级和基本偏差代号组成,例如 6H、6g;它与尺寸公差带代号(H6、g6)不同的是:公差等级在前,基本偏差代号在后。

第19页:螺纹公差等级图(图片页)

本页源文件仅提取到页码,主要内容为螺纹公差等级与基本偏差的图,建议对照原课件图片补充。

第20页:旋合长度与公差精度等级

旋合长度
国标规定了不同直径和螺距所对应的旋合长度,分为短(S)、中(N)、长(L)三种,见表 9.7。
公差精度
国标按螺纹公差等级和旋合长度规定了精密级、中等级和粗糙级三种类型的公差带,代表不同的加工难度。

第21页:思考题:作用中径

什么是作用中径?它和单一(实际)中径有什么关系?

第22页:螺纹公差与配合的选用

三、螺纹公差与配合的选用

螺纹公差与配合的选用
选用项目选用原则
结合精度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
旋合长度一般多用 N 组;调整用螺纹按调整行程长短选取,低强度零件上的螺纹可选长旋合长度,受力不大且受空间限制的螺纹可选短旋合长度
公差带大量生产的精制紧固螺纹推荐采用带方框的粗体字公差带,例如内螺纹选 6H、外螺纹选 6g;粗体字优先,其次一般字体,加括号的尽量不用
公差带代号个数只有一个代号(如 6H、6g)表示中径和顶径公差带相同;有两个代号(如 5H6H、5g6g)表示前者为中径公差带、后者为顶径公差带

第23页:螺纹配合与表面粗糙度的选用

  • 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。
  • 公称直径小于或等于 1.4mm 的螺纹,应选用 5H/6h、4H/6h 或更精密的配合。
  • 需要镀覆的外螺纹:镀层厚度 10μm 时可选用 g,20μm 时可选用 f,30μm 时可选用 e;内、外螺纹均需镀层时可选用 G/e 或 G/f 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,即内螺纹常选 6H、外螺纹 6h、6g,应用较广。

第24页:普通螺纹标注的内容

四、普通螺纹的标注 标注内容包括:

  1. 特征代号:M
  2. 尺寸代号:①公称值(d、D);②导程(Ph)螺距(P),粗牙不标;单线标注 d(D)×P,多线标注 d(D)×PhP

第25页:螺纹代号标注示例与解释

  1. 公差带代号:中径和顶径配合代号,内、外螺纹公差带间用斜线分开;中径和顶径相同时只标一个,常用的中等精度不标。
  2. 旋合长度代号:N 不标,只标 S 或 L。
  3. 旋向代号:右旋不标,左旋标 LH。

例:M6×0.75-5h6h-S-LH;M14×Ph6P2-7H-L;M20×2-7H/7g6g-L;M8。

第26页:例题:M24×2-6g 极限偏差查算

按 M24×2-6g(6g 可省略标注)加工,得 da=23.850,d2a=22.521,ΔPΣ=+0.05,Δα1=+20′,Δα2=-25′。试判断顶径、中径是否合格,并查出旋合长度的变化范围。

例:M24×2-6g 的查表结果
项目基本尺寸(mm)上偏差 es(μm)公差(mm)下偏差 ei(μm)
中径 d222.701-380.17-208
顶径 d24-380.28-318

第27页:螺纹公差带图(图片页)

本页源文件仅提取到页码,主要内容为中径公差带图与顶径公差带图,建议对照原课件图片补充。

第28页:螺纹合格性判断示例(图片页)

本页源文件仅提取到页码,主要内容为螺纹合格性判断的公差带图,建议对照原课件图片补充。

第29页:螺纹中径与顶径的合格性判断

(2)判断中径的合格性:

  • fp=|ΔPΣ|·ctg(α/2)=1.732×0.05=0.087
  • fα=0.073P(k1|Δα1|+k2|Δα2|)=0.073×2×(2×20+3×25)=0.017
  • d2fe=d2a+(fp+fα)=22.521+(0.087+0.017)=Φ22.625<d2M=Φ22.663,且 d2a=Φ22.521>d2L=Φ22.493,故中径合格

(3)判断顶径的合格性:dmin=Φ23.682,dmax=Φ23.962,da=Φ23.850,因为 dmin<da<dmax,所以顶径合格。

(4)由表 9.8 得旋合长度变化范围为:8.5<N≤25。

第30页:第九章本章重点

本章重点

  1. 螺纹的主要几何参数及其对螺纹结合互换性的影响。
  2. 螺纹公差(公差带的构成)和螺纹精度的概念。
  3. 螺纹在图样上的标注。

第31页:思考题:螺纹公差带位置

普通螺纹中径公差带的位置有几种,一般用于紧固连接的内、外螺纹最常用的是哪种公差带?

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