《互换性与测量技术》课程教学资源（教案讲义）第九章 圆柱螺纹的公差与检测

第九章圆柱螺纹的公差与检测s1概述、螺纹的种类及使用要求根据螺纹的螺牙形状，常用螺纹有以下两种；根据螺纹的用途，可将其分为以下三类：1.紧固螺纹用于连接和紧固各种机械零件使用要求：保证旋合性和连接强度2.传动螺纹用于传递动力和位移使用要求：传递动力可靠，传递位移准确3：管螺纹用于管道系统中的管件连接使用要求：保证连接强度和密封性二、普通螺纹的基本牙型和主要参数普通螺纹的牙型是指在通过螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状，由等边原始三角形形成。轴线基本牙型是将原始三角形的顶部和底部削去后所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。它是规定螺纹极限偏差的基础。90°DD螺纹轴线根据螺纹的基本牙型，可以定义它的几个主要参数

第九章 圆柱螺纹的公差与检测 §1 概述 一、螺纹的种类及使用要求 根据螺纹的螺牙形状，常用螺纹有以下两种；根据螺纹的用途，可将其分为以下三类： 1． 紧固螺纹 用于连接和紧固各种机械零件 使用要求：保证旋合性和连接强度 2．传动螺纹 用于传递动力和位移 使用要求：传递动力可靠，传递位移准确 3．管螺纹 用于管道系统中的管件连接 使用要求：保证连接强度和密封性 二、普通螺纹的基本牙型和主要参数 普通螺纹的牙型是指在通过螺纹轴线的剖面上螺纹的轮廓形状，由等边原始三角形形成。 基本牙型是将原始三角形的顶部和底部削去后所形成的内、外螺纹共有的理论牙型。它是 规定螺纹极限偏差的基础。 根据螺纹的基本牙型，可以定义它的几个主要参数

中径线8SDDD螺纹轴线大径(D、d）一外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。是公称直径。小径（DI、di）一外螺纹牙底或内螺纹牙项相切的假想圆柱的直径。中径（D2、d2）一纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径。螺距一相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。螺距基本值P。H8中径线90O螺纹轴线王螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。牙型角（α）牙侧角（ai和α2）一在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。旋合长度一两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度螺纹接触高度一在两个相互配合螺纹的牙型上，它们的牙侧重合部分的径向距离等于5H/8

大径(D、 d）—外螺纹牙顶或内螺纹牙底相切的假想圆柱的直径。是公称直径 。 小径（D1、 d1）—外螺纹牙底或内螺纹牙顶相切的假想圆柱的直径。 中径（D2、d2）—纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径。 螺距—相邻两牙在中径线上对应两点的轴向距离。 螺距基本值 P。 牙型角（α）—在螺纹牙型上，相邻两牙侧间的夹角。 牙侧角（α1 和α2）—在螺纹牙型上，牙侧与螺纹轴线的垂线间的夹角。 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。 螺纹接触高度—在两个相互配合螺纹的牙型上，它们的牙侧重合部分的径向距离 等于５H/８

8中径线SC0?螺纹轴线螺纹旋合长度一两个相互配合的螺纹沿螺纹轴线方向相互旋合部分的长度s2螺纹几何参数误差对互换性的影响要实现普通螺纹的互换性，必须保证1.内、外螺纹自由旋合；2.具有足够的连接强度。对互换性有影响的因素是螺纹加工过程中几何参数产生误差，这些误差包括：螺纹直径偏差、螺距误差、牙侧角偏差。、螺纹直径偏差的影响直径偏差一螺纹大、中、小径的实际尺寸分别与其对应基本尺寸之差外螺纹直径比内螺纹大，则影响旋合性；若外螺纹直径比内螺纹小得过多，则会使联接强度降低。由于螺纹的配合面是牙侧面，故中径偏差对螺纹互换性的影响最大。螺距误差分为螺距偏差AP和螺距累积误差APr。螺距偏差AP：是指单个螺距的实际值与其基本值之差，它与旋合长度无关。螺距累积偏差AP：在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧的实际轴向距离与其基本值的最大差值，它与旋合长度有关

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。 §2 螺纹几何参数误差对互换性的影响 要实现普通螺纹的互换性，必须保证: 1. 内、外螺纹自由旋合； 2. 具有足够的连接强度。 对互换性有影响的因素是螺纹加工过程中几何参数产生误差，这些误差包括：螺纹直径偏 差、螺距误差、牙侧角偏差。 一、螺纹直径偏差的影响 直径偏差—螺纹大、中、小径的实际尺寸分别与其对应基本尺寸之差。 外螺纹直径比内螺纹大，则影响旋合性；若外螺纹直径比内螺纹小得过多，则会使联接强 度降低。 由于螺纹的配合面是牙侧面，故中径偏差对螺纹互换性的影响最大。 螺距误差分为螺距偏差ΔP 和螺距累积误差ΔP∑。 螺距偏差ΔP：是指单个螺距的实际值与其基本值之差，它与旋合长度无关。 螺距累积偏差ΔP ∑：在规定的螺纹长度内，任意两同名牙侧的实际轴向距离与其基本值 的最大差值，它与旋合长度有关

螺距误差的影响f。（或Fp）=1.732·△P三、牙侧角偏差的影响牙侧角偏差一是指牙侧角的实际值与其基本值（30°）之差Adi=a11-30°Aa2=030°内螺纹为理想螺纹外螺纹存在牙侧角偏差左牙侧角偏差0把外螺纹螺牙沿螺纹径向移至蓝线处，可避开干涉区，螺纹的中径减小f.。fa(或F.)=0.073P(Ki|4a1/+K2△d2)单位：P-mm；Aa-()f.、F.-um

二、螺距误差的影响 fp（或 FP）＝1.732·ΔP∑ 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（30°）之差。 Δα1＝α1－30° Δα2＝α2－30° 内螺纹为理想螺纹 外螺纹存在牙侧角偏差 左牙侧角偏差Δα1＜0 右牙侧角偏差Δα2＞0 把外螺纹螺牙沿螺纹径向移至蓝线处，可避开干涉区，螺纹的中径减小 fα。 fα(或 Fα) = 0.073P(K1|Δα1|+K2|Δα2| ) 单位：P－mm；Δα－（′）；fα、Fα－μm。 （ （ α1 α2

Dlo牙侧角偏差可以折算为中径当量，即f.(或 F.)=0.073P(Ki|A a il+K2/A α 2l)中径偏差直接影响螺纹的互换性，既影响旋合性，影响连接强度。螺距累积误差可以折算为中径当量，即fp（或Fp）=1.732·APz四、螺纹的单一中径和作用中径中径（D2、d2）一一螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径。单一中径（D2s、d2s）一一实际螺纹牙型上沟槽宽度等于螺距基本值一半（P/2）的假想圆柱的直径。作用中径（d2mD2m）一一在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的假想内（外）螺纹的中径，称为该外（内）螺纹的作用中径

牙侧角偏差可以折算为中径当量，即 fα(或 Fα) = 0.073P(K1|Δα1|+K2|Δα2| ) 中径偏差直接影响螺纹的互换性，既影响旋合性，影响连接强度。 螺距累积误差可以折算为中径当量，即 fp（或 FP）＝1.732·ΔP∑ 四、螺纹的单一中径和作用中径 中径（D2、d2）——螺纹牙型上沟槽和凸起宽度相等的地方假想圆柱的直径。 单一中径（D2s、d2s）——实际螺纹牙型上沟槽宽度等于螺距基本值一半（P/2）的假想圆 柱的直径。 作用中径（d2m、D2m）—— 在规定的旋合长度内，恰好包容实际外（内）螺纹的假想内 （外）螺纹的中径，称为该外（内）螺纹的作用中径

中径线P-△PP-△P假想包容螺纹实际外螺纹际内螺纹假想包容螺纹螺纹作用中径的计算公式外螺纹：d2m=d2s+(fp+fa)内螺纹：D2m=D2s(Fp+F.)

螺纹作用中径的计算公式 外螺纹： d2m=d2s+(fP+fα) 内螺纹： D2m=D2s－(FP+Fα)

四、普通螺纹的合格性判断判断螺纹的合格性是指判断大、中、小径和螺距误差、牙侧角偏差的合格性。由于螺距累积误差和牙侧角偏差可以折算到中径上，这样，中径偏差和螺距误差、牙侧角偏差的综合结果可按泰勒原则判断，判断螺纹的作用中径和单一中径的合格性。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，并且实际螺纹任何部位的单一中径不允超出最小实体牙型的中径。对于外螺纹：d2m≤d2mx 且 d2s≥d2min对于内螺纹：D2m≥D2min 且 D2,≤D2max0内螺纹Fp/2Fa/20J/2.20Dfal/2a2外螺纹S3普通螺纹的公差与配合对普通螺纹的公差与配合要求主要是确定螺纹的公差带和公差精度螺纹公差带与孔、轴公差带类似，由螺纹基本偏差和螺纹公差等级所决定。螺纹的公差精度取决于螺纹公差等级和旋合长度，分为精密、中等和粗糙三种

四、普通螺纹的合格性判断 判断螺纹的合格性是指判断大、中、小径和螺距误差、牙侧角偏差的合格性。由于螺距累 积误差和牙侧角偏差可以折算到中径上，这样，中径偏差和螺距误差、牙侧角偏差的综合结 果可按泰勒原则判断，判断螺纹的作用中径和单一中径的合格性。 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，并且实际螺纹任何部位的单一中径 不允超出最小实体牙型的中径。 对于外螺纹： d2m≤d2max 且 d2s≥d2min 对于内螺纹： D2m≥D2min 且 D2s≤D2max §3 普通螺纹的公差与配合 对普通螺纹的公差与配合要求主要是确定螺纹的公差带和公差精度。 螺纹公差带与孔、轴公差带类似，由螺纹基本偏差和螺纹公差等级所决定。 螺纹的公差精度取决于螺纹公差等级和旋合长度，分为精密、中等和粗糙三种

基本偏差（确定公差带位置）螺纹公差带螺纹公差公差精度（确定公差带大小）（精密、中等、螺纹旋合长度一、螺纹公差带1.螺纹的基本偏差螺纹的基本偏差用来确定螺纹公差带相对于基本牙型的位置。基本偏差的种数和代号如下。螺纹公差带由基本偏差和公差两个要素构成。内螺纹：G、H两种外螺纹：e、f、g、h四种2.螺纹的公差螺纹公差用来确定螺纹公差带的大小，它表示允许螺纹直径的尺寸变动范围。标准对螺纹中径和项径规定的公差等级如下：内螺纹中径D24、5、6、7、8内螺纹小径DI4、5、6、7、8外螺纹中径d23、4、5、6、7、8、9外螺纹大径d4、6、8将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就构成了螺纹公差带代号，例如：5H6H——表示内螺纹中径公差带代号为5H、项径（小径）公差带代号为6H。6f——表示外螺纹中径与顶径（大径）公差带代号相同，均为6f。标注时，中径公差带代号在前，项径公差带代号在后

一、螺纹公差带 1. 螺纹的基本偏差 螺纹的基本偏差用来确定螺纹公差带相对于基本牙 型的位置。基本偏差的种数和代号如 下。 螺纹公差带由基本偏差和公差两个要素构成。 内螺纹：G、H 两种 外螺纹：e、f、g、h 四种 2. 螺纹的公差 螺纹公差用来确定螺纹公差带的大小，它表示允许螺纹直径的尺寸变动范围。标准对螺纹 中径和顶径规定的公差等级如下： 内螺纹中径 D2 4、5、6、7、8 内螺纹小径 D1 4、5、6、7、8 外螺纹中径 d2 3、4、5、6、7、8、9 外螺纹大径 d 4、6、8 将螺纹公差等级代号和基本偏差代号组合，就构成了螺纹公差带代号，例如： 5H6H——表示内螺纹中径公差带代号为 5H、顶径（小径）公差带代号为 6H。 6f——表示外螺纹中径与顶径（大径）公差带代号相同，均为 6f。 标注时，中径公差带代号在前，顶径公差带代号在后 。 基本偏差 （确定公差带位置） 螺纹公差 （确定公差带大小） 螺纹公差带 公差精度 （精密、中等、 螺纹旋合长度 粗糙） （S、N、L）

，，顶和牙底分布的公差带。螺纹公差带是以基本牙型为零线，沿牙侧、牙大、中、小径的极限偏差和公差值一律沿直径方向度量。螺纹公差带的特点螺纹公差带只对中径和顶径规定公差等级。标准规定了三组旋合长度：短旋合长度组一-中等旋合长度组一和长旋合长度组一二、螺纹的旋合长度设计时通常采用中等旋合长度；强度较低零件上的螺纹，应选择长旋合长度：对空间位置受限制或受力不大的螺纹，可选择短旋合长度：对于调整用的螺纹，可根据调整行程的长短选择旋合长度。1.螺纹的公差精度及其选用、螺纹的公差精度及公差带的选用

螺纹公差带是以基本牙型为零线，沿牙侧、牙 顶和牙底分布的公差带。 大、中、小径的极限偏差和公差值一律沿直径方向度量。 螺纹公差带的特点: 螺纹公差带只对中径和顶径规定公差等级。 标准规定了三组旋合长度： 短旋合长度组——S 中等旋合长度组——N 和长旋合长度组——L 二、螺纹的旋合长度 设计时通常采用中等旋合长度；强度较低零件上的螺纹，应选择长旋合长度；对空间位置 受限制或受力不大的螺纹，可选择短旋合长度；对于调整用的螺纹，可根据调整行程的长短 选择旋合长度。 １．螺纹的公差精度及其选用 三、螺纹的公差精度及公差带的选用 基本牙型 基本牙型 G H 内 螺 纹 公 差 带 外 螺 纹 公 差 带 e f g h

公差等级公差精度旋合长度螺纹的公差精度分为精密级、中等级、粗糙级。公差精度和公差等级有何关系呢？公差等级仅反映了中经和顶径尺寸精度的高低，但要综合评价螺纹质量，还应考虑旋合长度，因为旋合长度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。一般用途的螺纹多采用中等级2．螺纹公差带与配合的选用公差内螺纹公差带外螺纹公差带SNLSNL精度4H5H6H(3h4h)4h(5h4h)精密640l5.9(7e6e)5H6H7H(5h6h)(5G)6G(7G)(5g6g)(7g6g)中等(7h6b)6h7H8H9e8e(8e)粗糙(7G)(8G)&(g8g)四、螺纹标记M 12X1-5h.6h旋向代号（左旋）螺旋合长度为L组（数值不标注）外螺纹公差带（中径5h，顶径6h）纹尺寸代号（公称直径为12mm，单线细牙螺纹特简化标记：1.粗牙螺纹的螺距可省略不标注

螺纹的公差精度分为 精密级、中等级 、粗糙级 。 公差精度和公差等级有何关系呢？ 公差等级仅反映了中经和顶径尺寸精度的高低，但要综合评价螺纹质量，还应考虑旋合长 度，因为旋合长度越长的螺纹，产生的螺距累积误差就越大。 一般用途的螺纹多采用中等级 ２．螺纹公差带与配合的选用 四、螺纹标记 简化标记：1. 粗牙螺纹的螺距可省略不标注， 公差等级 旋合长度 公差精度 9e8e (g8g) (8e) 8g 8H (8G) 7H 粗糙 (7G) (7e6e) (7g6g) (7h6h) 6e 6f 6h (5h6h) (5g6g) 7H 6G (7G) 5H (5G) 中等 (5h4h) (5g4g) 4h (4g) 4H 5H 6H (3h4h) 精密 S N L S N L 公差 内螺纹公差带 外螺纹公差带 精度 6H 6g 9e8e (g8g) (8e) 8g 8H (8G) 7H 粗糙 (7G) (7e6e) (7g6g) (7h6h) 6e 6f 6h (5h6h) (5g6g) 7H 6G (7G) 5H (5G) 中等 (5h4h) (5g4g) 4h (4g) 4H 5H 6H (3h4h) 精密 S N L S N L 公差 内螺纹公差带 外螺纹公差带 精度 6H 6g M 12×1 －5h 6h －L－ LH螺 纹 特 征 代 号 旋向代号（左旋） 旋合长度为L组（数值不标注） 外螺纹公差带（中径5h，顶径6h） 尺寸代号（公称直径为12mm，单线细牙螺纹， 螺距为1mm）